CC BY
18
Результаты и обсуждение
Многолетние исследования структуры и динамики биоценотических составляющих яблоневых садов Крыма позволили выявить наиболее значимые факторы, воздействующие как на растения, так и на вредные и полезные организмы. В результате исследований установлено, что изменения численности и видового состава членистоногих в яблоневых садах происходит преимущественно под воздействием погодно-климатических и антропогенных факторов. Причем, два параллельно идущих процесса вызывают дестабилизацию фитосанитарного состояния агроценоза яблоневого сада вследствие неравнозначной ответной реакции его компонентов (продуцентов, первичных и вторичных консументов).
Абиотические факторы принадлежат к числу модифицирующих и влияют на динамику популяции не зависимо от ее численности. В некоторых отдельных случаях они могут спровоцировать вспышку массового размножения или резкий спад численности. В результате многолетних исследований сезонных изменений численности фитофагов в яблоневых садах Крыма прослежена закономерность и установлена корреляционная зависимость между увеличением численности отдельных отрядов насекомых и клещей и погодными условиями вегетационного периода. Так, у представителей отряда Acariformes самая высокая зависимость от гидротермических условий (обратно пропорциональная: чем ниже ГТК, тем выше численность, г=-0,94). Среди отрядов насекомых у жуков (Coleoptera) и представителей отряда чешуекрылых (Lepidopteгa) плотность популяции не имеет прямой зависимости от погодных условий вегетационного периода. Для представителей отряда Lepidopteгa оптимальны умеренные температура и влажность (показатель ГТК в пределах 0,9-1,0, коэффициент корреляции 0,63). Еще ниже зависимость между погодными условиями вегетационного периода и динамикой численности у перепончатокрылых, двукрылых и равнокрылых (коэффициент корреляции 0,32; 0,32 и 0,28, соответственно). Анализ погодно-климатических условий за 1974 по 2018 гг. свидетельствует об их изменении в сторону потепления, что повлекло за собой увеличение продолжительности вегетационного периода на 20-24 дня и способствовало появлению третьей генерации у яблонной плодожорки и калифорнийской щитовки, развитию 9-12 генераций тлей и обусловило ежегодные вспышки численности клещей фитофагов.
Влияние антропогенных факторов на динамику численности и видовой состав членистоногих проявляется двояко: прямое - активное применение пестицидов для ограничения численности фитофагов, или опосредованно - через внедрение новых технологий возделывания, изменяющих емкость экологических ниш и условия жизнедеятельности членистоногих. Современные технологии выращивания яблоневых садов не оказывают прямого воздействия на численность членистоногих, но существенно регулируют наличие и структуру экологических ниш для их жизнедеятельности. Решающим фактором, влияющим на формирование энтомоакарокомплекса яблоневых садов было применение инсектоакарицидов, т.к. многократное их использование способствовало полному истреблению как вредных членистоногих, так и энтомоакарифагов и привело к глубоким нарушениям трофических связей, стабилизирующих садовый агроценоз, что обусловило смену доминантности видового состава насекомых и клещей.
Ретроспективный анализ фитосанитарного состояния садов Крыма за 1976 -2018 гг. показал относительную неустойчивость яблоневого агроценоза, выражающуюся в периодических вспышках размножения отдельных видов, постоянных изменениях в группе доминирующих видов, происходящих под
воздействием погодно-климатических факторов, пестицидной нагрузки, межвидовой конкуренции и деятельности энтомоакарифагов.
При рассмотрении соотношения видового и количественного состава в отдельных группах членистоногих установлено, что наиболее лабилен и подвержен изменениям отряд Lepidoptera. Видовой состав доминирующих видов внутри данного отряда с 1976 по 2018 гг. практически полностью изменился (рис. 1).
Изменения в структуре фитофагов отряда чешуекрылых. Так, по данным Н. И. Петрушовой [11], в 1976-1985 гг. наблюдалось массовое размножение представителей семейства Orgyidae. В группу доминантов входили сразу два предствителя семейства: античная волнянка (Orgia antiqua L.) и златогузка (Euproctis chrysorrhoea L.), причем в 1975 г. доля античной волнянки достигала 30%, а доля златогузки в 1978-80-х годах - 27%. С середины 80-х годов прошлого столетия их численность начала постепенно снижаться. В 90-х годах данные виды встречались единично, а начиная с 1997 года ни имаго, ни повреждений данными видами выявлено не было. В 1986-1996 гг. в группу доминирующих видов наряду с яблонной плодожоркой входят три вида минирующих молей - нижнесторонняя минирующая моль (Lithocolletis pyrifoliella Grsm.), верхнестронняя минирующая моль (Lithocolletis corylifoliella Grsm.) и боярышниковая кружковая моль (Leucoptera scitella L.). Причем размножение боярышниковой кружковой моли в 1991-1994 гг. носило характер вспышки массового размножения, листовой аппарат к началу августа был поврежден на 100%, а в конце августа наблюдался преждевременный листопад. Ее часть в комплексе чешуекрылых в эти годы достигала 30%, верхнесторонней минирующей -10%. Доля яблонной белой моли-крошки (Lyonetia clerckella L.) только в 1997 году достигла 5%, тогда как в 1998-2002 гг. не составляла и 1%, а в остальные годы не встречалась совсем. Кроме минирующих молей наблюдалось увеличение численности розанной листовертки (Archips rosana L.) и зимней пяденицы (Operophtera brumata L.).
В 1997-2002 гг. лидирующее положение заняли листовертки-филлофаги, суммарная доля которых превышала 50% от общего количества чешуекрылых. Зимняя пяденица в этот период встречалась единично. В 2003-2011 гг. группа доминирующих чешуекрылых была представлена семью видами, из которых 63,5% приходилось на долю яблонной плодожорки (Laspeyresia pomonella L.) и почти 20% - восточной плодожорки (Grapholitha molesta Busck.). Листовертки ксиллофаги встречались единично, их суммарная доля в комплексе была в пределах 10%.
Особо следует отметить тот факт, что яблонная плодожорка во все годы исследований входила в число доминирующих видов и ее часть до начала нынешнего столетия была практически стабильной - в пределах 40-45%, а начиная с 2001 года резко возросла на 23,5%. Всего в разные годы в яблоневых садах было зарегистрировано от 38 до 43 видов чешуекрылых. В последнее пятилетие зафиксировано изменение таксономической структуры насекомых комплекса Lepidoptera. В садах появились виды, встречавшиеся в конце прошлого века: представители семейств Orgyidae - Orgia antiqua L., Yponimeutidae - Yponimeuta malinellus L. и Noctuidae - Ortrosia stabilis Schiff. (рис. 1).
0
18
□ Orgidae
□ Tortricidae
□ Geometridae
□ Lyonetiidae
□ Yponomeutidae
□ Aeriglidae
1976-1985 гг.
□ Orgidae
□ Tortricidae
□ Geometridae
□ Lyonetiidae
□ Yponomeutidae
□ Gemiostomidae
□ Noctuidea
□ Gelechiidae
□ Другие виды
1986 - 1996 гг.
□ Gemiostomidae
□ Tortricidae
□ Geometridae
□ Lyonetiidae
□ Gelechiidae
□ Aeriglidae
□ Noctuidea
D Другие виды
1997 - 2002 гг.
□ Orgidae
□ Tortricidae
□ Cossidae
□ Lyonetiidae
□ Yponomeutidae
□ Noctuidea
D Другие виды
2003 - 2011 гг.
Рис. 1 - Соотношение (доля в %) чешуекрылых в яблоневых садах Крыма, 1976-2018 гг. Fig.1 - Correlation (share in %) of lepidopterans in apple orchards of the Crimea, 1976-2018
Изменения в комплексе фитофагов отряда Coleoptera. В садах Крыма на протяжении четырех десятилетий, в группу наиболее массово встречающихся видов входили одни и те же вредители (табл.1). Доминировали, за редким исключением, три вида - яблонный цветоед (Лмкопотш ротогит L.), серый почковый долгоносик ($с1аркоЪж squalidus Gyll.), и казарка (Rhynchites Ъасеж L.). Причем, популяция серого
почкового долгоносика превышала численность всех остальных видов, начиная с 1996 года, а количество казарки на протяжении 36-лет оставалась относительно стабильным (в пределах 20 %), а в последние пять лет снизилось в 2,5 раза. Букарка (Coenorrhilus pauxillus Germ) практически исчезла из яблоневых садов, тогда как численность оленки мохнатой (Tropinota hirta Poda) с 2013 по 2018 гг. увеличилась почти в 6,7 раза.
Таблица 1
Динамика соотношения жесткокрылых в яблоневых садах Крыма (1976-2018 гг.)
Table 1
Dynamics of coleopterans' correlation in apple orchards of the Crimea (1976-2018)
Год Year Серый почковый Яблонный цветоед Казарка Leaf-roller Букарка Tooth-nosed Оленка мохнатая
долгоносик Apple-blossom beetle snout weevil Green rose
Grey fruit weevil weevil (Rhynchites (Coenorrhilus chafer
(Sciaphobus squalidus Gyll.) (Anthonomus pomorum L.) baccus L.) pauxillus Germ.) (Tropinota hirta Poda)
Доля в комплексе жесткокрылых, % Share in the complex of coleopterans, %
1974-1985* 18.9 44.3 19.2 10.0 4.7
1986-1995 24.1 28.1 21.6 20.0 2.9
1996-2001 38.5 30.4 19.4 7.4 2.0
2002-2012 66.9 7.3 20.0 3.3 1.5
2013-2018 65.9 15.7 8.4 0 10.0
*- по данным Н. И. Петрушовой и Г. В. Медведевой [11] *- according to N.I. Petrushova and G.V. Medvedeva [11]
Изменения в комплексе фитофагов отряда Homoptera. Из отряда равнокрылых в яблоневых садах наиболее массово были представлены - тли (Aphidinea) и щитовки (Diaspididae). Ложнощитовки (Coccidae) встречались на протяжении 1990-1998 гг. в садах объемного типа очагово, на участках, расположенных вблизи лесополос и дикорастущих кустарников. Семейство Psyllidea (листоблошки) было представлено яблонной листоблошкой (Psylla mali Scop.), численность, которой была незначительной.
Представители подотряда Aphidinea присутствуют в садах постоянно. Из пяти ежегодно выявляемых видов наиболее массово представлены и причиняют существенный вред два вида тлей: зеленая яблонная тля (Aphis pomi Deg.) и красногалловая серая яблонная (Dysaphis devekta Walk.) (табл. 2). Зеленая яблонная тля с 2002 г. по настоящее время входит в число доминирующих фитофагов яблони ежегодно, красногалловая - с периодичностью 1 раз в 8-10 лет. Их массовое размножение наблюдается в годы с влажной умеренно прохладной весной, когда показатель ГТК в апреле-июне выше 1. В садах Бахчисарайского района без применения инсектицидов очагово в местах с повышенным увлажнением (в непосредственной близости от водоемов) выявляли кровяную (Eriosoma lanigerum Hausm.), яблонно-злаковую (Rhopalosiphum insertum Walk.) и яблонно-подорожниковую (Dysaphis mali Ferr.) виды тлей. С 2017 года очаги размножения Eriosoma lanigerum Hausm. выявляли в Красногвардейском районе.
Следует отметить, что на участках без применения инсектицидов исходная численность всех пяти видов тлей постепенно снижалась под воздействием биотических факторов (энтомофаги).
Из представителей сем. Diaspididae лидирующее положение начиная с 1996 года занимает калифорнийская щитовка (Quadraspidiotus perniciosus Comst.), которая на протяжении предыдущих 8-ми лет входила в пятерку доминирующих вредителей яблоневого сада. С началом использования в 2006 году гормонального инсектицида
Адмирал, численность вредителя в обрабатываемых насаждениях начала резко снижаться, и в 2009-2010 годах калифорнийской щитовкой были заселены только старые заброшенные сады объемного типа, где препарат не применяли. Сады такого типа стали местом резервации фитофага и с 2015 по 2017 гг. произошло расселение Q. perniciosus в промышленные насаждения, расположенные в непосредственной близости.
Таблица 2
Соотношение численности тлей в яблоневых садах Крыма (Бахчисарайский р-он, РК, 2009 - 2018 гг., не обрабатывавшиеся сады)
Table 2
Correlation of number of aphids in apple orchards of the Crimea (Bakhchysaraisky dist., the RC,
2009 - 2018, non-treated orchards)
Год Year Кровяная тля Woolly aphid (Eriosoma lanigerum Hausm)* Яблонно-злаковая тля Apple grain aphid (Rhopalosiphum insertum Walk.) Яблонно- подорожниковая тля Apple aphid (Dysaphis mali Ferr) Серая яблонная тля Rosy leaf-curling aphid (Dysaphis devekta Walk.) Зеленая яблонная тля Green apple aphid (Aphis pomi Deg.)
колоний/дерево, шт. colonies/tree, pcs.
2009-2011 3.2±0.7 24.3±3.7 22.0±3.7 8.0±1.3 82.7±14.6
2012-2016 4.4±0.9 22.0±2.7 18.0±2.2 3.0±1.3 47.5±11.3
2017-2018 6.4±1.5 15.0±4.7 3.0±1.2 1.6±0.9 18.9±6.6
*Количество заселенных деревьев/га
*Number of trees inhabited/ha
Изменения в акарокомплексе яблоневых садов Крыма. Массовые размножения клещей фитофагов в яблоневых насаждениях Крыма начиная с 50-х годов прошлого века и по настоящее время наблюдаются практически ежегодно. За это время в акарокомплексе произошли существенные изменения. В 1950-60-х годах массовое размножение получил бурый плодовый клещ (Bryobia redikorzevi Reck.), массовое размножение которого было отмечено в Бахчисарайском, Симферопольском, Белогорском и Нижнегорском районах [2,12]. Очагово встречался клещ Удеманса (Tenuipalpus oudemansi Geijskes) [2,12]. В этот же период появились сообщения о размножении в садах боярышникового клеща. В 1970-1980-х годах в садах зарегистрированы красный плодовый и обыкновенный паутинный клещи, плотность популяций которых в 3 - 4 раза превышала пороговую величину. К концу прошлого столетия наряду с этими видами в плодовых насаждениях отмечены единичные особи боярышникового (Metatetranychus viennensis Zacher) и туркестанского (Tetranychus turkestani Ug et Nik.) клещей.
С 2000 и до 2007 года в Крыму в число доминирующих вредителей яблони входило сразу три вида паутинных клещей: боярышниковый (Metatetranychus viennensis Zacher), красный плодовый (Panonychus ulmi Koch.) и туркестанский (Tetranychus turkestani Ug et Nik.). При этом долевое соотношение в группе клещей фитофагов постоянно смещалось в сторону доминирования туркестанского клеща и снижения доли боярышникового и красного плодового (рис. 2). До 2002 года в садах явно доминировал боярышниковый клещ, его доля на 32% превышала долю туркестанского и на 18% - долю красного плодового клеща. Начиная с 2007 года, в садах в небольших количествах появился обыкновенный паутинный клещ (Tetranychus urticae Koch.). В 2009 году туркестанский клещ занял лидирующую позицию (46%), а красный
плодовый был полностью вытеснен обыкновенным паутинным, доля которого в акарокомплексе достигла 20 % [12].
:М~0~П~Н~В1Н=
ШШ1
2000-2002 2003 -2006 2007-2008 2009-2010 2011 -2013 2014-2015 2016-2018
Годы Years
Красный плодовый клещ Fruit tree red spider Боярышниковый клещ Hawthorn red spider mite
Туркестанский клещ Strawberry spider mite ООбыкновенный паутинный клещ Twospotted spider mite
Садовый паутинный клещ Garden spider mite
Рис. 2 - Соотношение клещей - фитофагов в плодовых насаждениях Крыма (центральный равнинно-степной район, АО «Крымская фруктовая компания», Красногвардейский р-он, АРК)
Fig. 2 - Correlation of mites - phytophagans in the fruit orchards of the Crimea (central plain and steppe area, PC "Crimean fruit company", Krasnogvardeisky dist., ARC)
Из пяти видов клещей-фитофагов, в 2018 году в Симферопольском и Бахчисарайском районах доминирует боярышниковый клещ (75,5%). В Красногвардейском и Нижнегорском районах лидирующее положение заняли сразу два вида боярышниковый и красный плодовый (рис. 3). Их доля в комплексе клещей-фитофагов соответственно - 52,5 и 32,0% (АО «Крымская фруктовая компания»), 45,0 и 50,0% в АО «Победа». Туркестанский и обыкновенный паутинный клещи распространены во всех районах, но их доля в акарокомплексе яблони колеблется от 5,0 до 15,0 %.
80
^ \0 , о 70
g g * t с S S О ° Я ^ о 1 * § 2 « .с
60
50
40
30
я ' щ 1 1 ¿о ^ 000
Красногвардейский Krasnogvardeisky
Красный плодовый клещ Fruit tree red spider
|Туркестанский клещ Strawberry spider mite
Садовый паутинный клещ Garden spider mite
Нижнегорский Nizhnegorsky
Бахчисарайский Bakhchysarai sky
Район District
Боярышниковый клещ Hawthorn red spider mite Обыкновенный паутинный клещ Twospotted spider mite
Рис. 3 - Видовой состав клещей фитофагов в яблоневых садах Крыма, 2018 г. Fig. 3 - Species composition of mites phytophagans in apple orchards of the Crimea, 2018
Таким образом, нами установлено изменение видового состава энтомоакарокомплекса фитофагов в яблоневых садах Крыма и определено, что за
последние десятилетия при общем обеднении видового состава с 44 до 37 видов доля чешуекрылых снизилась на 4% (с 26 до 20 видов), равнокрылых на 3%, а клещей-фитофагов и жесткокрылых увеличилась на 2 %.
В 1970-2000-х годах в структуре фитофагов яблоневых садов Крыма преобладали чешуекрылые: их доля составляла 58,1%, вторым по количеству видов отрядом были равнокрылые - 16,3%, 11% занимали жуки и 9 % клещи. Популяции представителей остальных отрядов не превышали 2%.
В 2001-2011 гг. комплекс фитофагов яблоневых садов в Крыму был представлен 37 видами. При этом, чешуекрылые доминировали - 54,1%, жесткокрылых и равнокрылых было - по 13,5%. Количество клещей-фитофагов увеличилась на 2% и в комплексе вредных видов занимает почти 11%. Из представителей остальных трех отрядов в садах встречается по одному виду (в среднем по 2,5% на вид), что суммарно составляет 8,1%.
Установлено, что видовой состав членистоногих в плодовых насаждениях Крыма в 2018 г. был представлен 38 видами фитофагов и 26 видами энтомоакарифагов. В комплексе фитофагов доминируют представители отряда Lepidoptera - 58,2%, Acariformes - 14,2%, представители отряда Homoptera - 10,5%, Coleoptera - 7,0% (рис.
□ Lepidoptera IHAcariformes DHomoptera dColeoptera □ Другие Отряды Other orders
Рис. 4 - Таксономическая структура комплекса фитофагов яблоневых ценозов. Крым, 2018
Fig. 4 - Taxonomic structure of the phytophagans' complex in apple cenoses. The Crimea, 2018
В яблоневых садах в 2018 г. в группу доминирующих вредителей наряду с яблонной плодожоркой (Laspeyresia pomonella L.), зеленой яблонной тлей (Aphis pomi) и серым почковым долгоносиком (Sciaphobus squalidus) входили три вида тетраниховых клещей - красный плодовый, боярышниковый и туркестанский, яблонная кровяная тля (Eriosoma lanigerum).
Таким образом, в результате исследований с 1974 по 2018 гг. структуры и динамики биоценотических составляющих яблоневых садов Крыма выявлены наиболее значимые факторы, воздействующие как на растения, так и на вредные и полезные организмы. Установлено, что изменения численности и видового состава членистоногих в яблоневых садах происходит преимущественно под воздействием абиотических и антропогенных факторов. Изменение погодно-климатических условий за период с 1976 по 2018 гг. в сторону потепления повлекло за собой увеличение
4).
Заключение
продолжительности вегетационного периода на 20-24 дня, что способствовало изменению фенологии фитофагов.
Решающий фактор, влияющий на формирование энтомоакарокомплекса яблоневых садов - применение инсектоакарицидов, многократное их использование способствовало полному истреблению, как вредных членистоногих, так и энтомоакарифагов и привело к глубоким нарушениям трофических связей, стабилизирующих садовый агроценоз, что и обусловило смену доминантности видового состава насекомых и клещей.
Определено, что наиболее лабилен и подвержен изменениям отряд чешуекрылых. Видовой состав доминирующих видов внутри данного отряда с 1976 по 2018 гг. практически полностью изменился. У представителей отряда Coleoptera и Homoptera наблюдается гораздо большая стабильность, а у клещей-фитофагов межвидовые колебания численности происходят в течение одного вегетационного периода.
В целом, установлено изменение видового состава энтомоакарокомплекса фитофагов в яблоневых садах Крыма и определено, что за последние десятилетия при общем обеднении видового состава с 44 до 37 видов доля чешуекрылых снизилась на 4% (с 26 до 20 видов), равнокрылых на 3%, а клещей-фитофагов и жесткокрылых увеличилась на 2 %.
Работа выполнена по Госзаданию, тема 0829-2015-0004 «Разработать теоретические основы обеспечения устойчивого развития и эпидемической безопасности садово-парковых и плодовых насаждений Крыма путем регулирования численности и вредоносности патогенов в многолетних агроценозах».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балыкина Е.Б, Ягодинская Л.П., Иванова О.В., Корж Д.А. Системы защиты плодовых культур от вредителей и болезней. / Методические рекомендации. - Ялта. 2017. 40 с.
2. Балыкина Е.Б., Трикоз Н.Н., Ягодинская Л.П. Вредители плодовых культур. Симферополь: ИТ «Ариал», 2015. 268 с.
3. Балыкина Е.Б., Черний А.М. Энтомоакарокомплекс и защита яблоневых садов Крыма. Симферополь: ИТ «Ариал», 2018. 346 с.
4. Васильев В.П., Лившиц И.З. В условиях различных типов многолетних экосистем //Защита растений. 1991. № 11. С. 20-21.
5. Галетенко С.М. Изменение фауны вредителей плодовых культур Крыма в связи с применением химических средств защиты растений // Сб. науч. труд. ВИЗР.1972. Вып. 35. С. 183 - 187.
6. Карпун Н.Н., Михайлова Е.В. Анализ комплекса вредных организмов в агроценозах южных плодовых культур во влажных субтропиках России // Научный журнал КубГАУ. 2017. №06(130). http://ej.kubagro.ru/2017/06/pd/24.
7. Копылов В.И., Балыкина Е.Б., Беренштейн И.Б., Бурлак В.А., Валеева Н.Г., Корниенко Н.Я., Н.Е. Опанасенко, Пичугин А.М., Рябов В.А., Скляр С.И., Сторчоус Н.М., Стрюкова Н.М., Сычевский М.Е. Современное интенсивное садоводство Крыма. Симферополь: ИТ «Ариал» , 2017. 548 с.
8. Сторчевая Е.М. Влияние агроландшафтных условий на формирование комплексов чешуекрылых - вредителей сада и их природных энтомофагов // 12-й съезд русского энтомол. общ-ва: тез. докл. С.-Пб. 2002. С. 335-336.
9. Рафальский А.К. Внутри-и межпопуляционные отношения листогрызущих насекомых в синузии отдельного дерева яблони // Экология и таксономия насекомых Украины : сб. науч.тр. К: Наукова думка, 1988. С. 4-11.
10. Славгородская-Курпиева Л.Е. Опыт применения интегрированной защиты садов различного типа от вредителей и болезней в южной части. Киев. 1984. 35 с.
11. Петрушова Н.И., Медведева Г.В. Вредные и полезные членистоногие яблоневого сада при разной кратности применения пестицидов //Сб.науч. трудов ГНБС. Т. 111/Ред. Ялта. 1991. С. 24-41.
12. Рыбарева Т.С. Адаптационный потенциал и поведенческие модели интродуцированных в яблоневые сады клещей-фитосейид.// Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкосистем. Матер. научно-практической конференции. 2018. С. 453-456.
13. Фролов А.Н. Динамика численности и прогноз массовых размножений вредных насекомых : исторический экскурс и пути развития. Аналитический сбор. СПб -Пушкин. 2017. С 5-21.
14. A. L. Il'ichev, D. G. Williams, L. J. Gut Dual pheromone dispenser for combined control of codling moth Cydia pomonella L. and oriental fruit moth Grapholita molesta (Busck) (Lep., Tortricidae) in pears //J. Appl. Entomol. 131(5). 2007. Р. 368-376 doi: 10.1111/j.1439-0418.2007.01201.x
15. P. S. McGhee, D. L. Epstein, andL. J. Gut Quantifying the Benefits of Areawide Pheromone Mating Disruption Programs that Target Codling Moth (Lepidoptera: Tortricidae). //American Entomologist. 2011. Vol. 57. № 2. Р. 94 -100.
REFERENCES
1. Balykina E.B., Yagodinskaya L.P., Ivanova O.V., Korzh D.A. Systems of protection of fruit crops from pests and diseases. Methodological recommendations. Yalta, 2017. 40 p.
2.Balykina E.B., Trikoz N.N., Yagodinskaya L.P. Pests of fruit crops. Simferopol: PH "Arial". 2015. 268 p. [In Russian]
3. Balykina E.B., Cherniy A.M. Entomoacarocomplex and protection of apple orchards of the Crimea. Simferopol: PH "Arial". 2018. 346 p. [In Russian]
4. Vasiliev V.P., Livshits I.Z. Under the conditions of different types of perennial ecosystems. Plant protection. 1991. 11: 20-21. [In Russian]
5. Galatenko S.M. Changes in the fauna of pests of fruit crops of the Crimea in connection with the use of plant protection chemicals. Proceedings of All-Russian Institute of Plant Protection. 1972. 35: 183-187. [In Russian]
6. Karpun N.N., Mihaylova E.V. Analysis of the complex of harmful organisms in agrocenoses of southern fruit crops in humid subtropics of Russia. Nauchny zhurnal KubGAU, 2017, no. 130(06). [In Russian]. Available at: http://ej.kubagro.ru/2017/06/pdf/24.pdf (accessed 24.05.2019)
7.Kopylov V.I., Balykina E.B., Berenschteyn I.B., Burlak V.A., Valeeva N.G., Kornienko N.Y., Opanasenko N£., Pichugin А.М., Ryabov У.А., Sklyar S.I., Storchous N.M., Strukova КМ., Sychevsky М.Е. Modern intensive horticulture of the Crimea. Simferopol: PH "Arial", 2017. 548 p. [In Russian]
8. Storchevaya Е.М. Influence of agrolandscape conditions on the formation of complexes of Lepidoptera - pests of the garden and their natural entomophagans. 12th Congress of the Russian entomological society: thesis report. St. Petersburg. 2002: 335-336.
9.Rafalsky А.К. Intra-and interpopulation relationships of leaf-eating insects in synusia of an apple tree. Ecology and taxonomy of insects of Ukraine: coll. of sci. works. Kiev: Naukova dumka, 1988: 4 - 11. [In Russian]
10. Slavgorodskaya-Kurpieva L.E. Experience in the application of integrated protection of orchards of various types against pests and diseases in the southern region. Kiev. 1984. 35 p. [In Russian]
11.Petrushova N.I., Medvedeva G.V. Harmful and beneficial arthropods in apple orchards under different frequency of use of pesticides. Coll. of sci. works of SNBG. Yalta, 1991. 111: 24-41. [In Russian]
12.Rybareva T.S. Adaptive capacity and behavioral patterns introduced in Apple orchards mites-Phytoseiidae. Biological plant protection is the basis of stabilization of agroecosystems, proceedings of scientific - practical conference. 2018: 453 - 456. [In Russian]
13.Frolov A.N. Dynamics of the number and the forecast of mass reproduction of harmful insects: a historical digression and ways of development. Analytical collection of works. St. Petersburg - Pushkin. 2017: 5 - 21. [In Russian]
14.Il'ichev A.L., Williams D.G., Gut L.J. Dual pheromone dispenser for combined control of codling moth Cydia pomonella L. and oriental fruit moth Grapholita molesta (Busck) (Lep., Tortricidae) in pears. J. Appl. Entomol. 131(5). 2007. P. 368-376 DOI: 10.1111/j.1439-0418.2007.01201.x [In Russian]
15.McGhee P.S., Epstein D.L., Gut L.J. Quantifying the Benefits of Areawide Pheromone Mating Disruption Programs that Target Codling Moth (Lepidoptera: Tortricidae). American Entomologist. 2011. Vol. 57. 2: 94-100. [In Russian]
Balykina E.B., Yagodinskaya L.P. Dynamics of the ratio of phytophagans and changes in the taxonomic structure of entomoacarocomplex of apple agrocenoses of the Crimea // Works of the State Nikit. Botan. Gard. - 2019. - Vol.148. - P. 143-154.
Abstract. The objective of the research is to study the species composition of the phytophagans' complex of apple agrocenoses of the Crimea and to determine the factors that cause changes in the taxonomic structure. The research methods are common for entomology and plant protection techniques to identify and record the number of phytophagans in the fruit orchards: route examination, visual account under a binocular microscope, pheromone traps, hunting belts, shaking-off, mowing entomological nets.
As a result of researches the relative instability of phytosanitary condition of apple orchards of the Crimea expressing in periodic outbreaks of mass reproduction of particular species occurring under the influence of biotic and abiotic factors is specified. Acari and Lepidoptera were determined as the most changeable orders. The composition of the dominant species within these orders changed almost completely from 1974 to 2018. The representatives of the orders Coleoptera and Homoptera have shown the greater stability. During the thirty-year period, the group of dominants included the same species. It has been found that the formation of the species composition of entomoacarocomplex of pests occurs under the influence of abiotic and anthropic factors. Biotic factors in industrial apple orchards do not have a significant impact on the number of phytophagans. Conclusion. It has been established that, as a whole, changes in weather conditions, range of pesticides used and growing technology led to a violation of the existing trophic links in the garden agrocenosis, caused qualitative and quantitative changes in the species composition of the entomoacarifauna and it is contributed to the formation of a certain group of dominants under the general depletion of species composition.
Key words: apple, pests, species and quantitative composition, reproduction outbreaks
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ В АГРОЦЕНОЗАХ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
УДК 631.416.9(470.324)
DOI: 10.25684/NBG.scbook.148.2019.16
ВОЗМОЖНОСТЬ ВТОРИЧНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ
ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ НИКЕЛЕМ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОРОСИТЕЛЬНЫХ
МЕЛИОРАЦИЙ
Надежда Сергеевна Горбунова1, Аркадий Игоревич Громовик2, Елена Владимировна Куликова3, Юрий Алексеевич Куликов4
1 2
- ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», 394018, Россия, г. Воронеж, Университетская пл. 1, ВГУ e-mail: [email protected]
2ФГБОУ ВО Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I, 394087, Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1 e-mail: [email protected] 3ООО «ИнфоБиС», 410056, Россия, г. Саратов, ул. Чернышевского, 94б e-mail: [email protected]
Аннотация. Цель. Исследовано влияние орошения на свойства черноземов выщелоченных, а также на возможность вторичного загрязнения почв никелем (Ni). Важной геохимической особенностью региона, на территории которого проводились исследования является обогащенность почвообразующих пород Ni. Как известно, почвообразующие породы оказывают прямое влияние на химический состав почв, вод и косвенное на содержание элемента в живых организмах. Методы. С целью определения возможного загрязнения почв Ni в результате орошения природными водами, содержащими данный элемент в большом количестве, были подробно исследованы основные химические и физико-химические показатели изучаемых черноземов. Определено валовое содержание и профильное распределение Ni, а также его обменные соединения в черноземах выщелоченных тяжелосуглинистых, интенсивно используемых в орошаемом земледелии. Полученные данные сравнивались с показателями, полученными в аналогичных почвах, расположенных на залежи (фоновые участки). Результаты. Показано, что в условиях орошения в черноземах происходит снижение процентного содержания гумуса и увеличение мощности гумусового профиля. В орошаемых почвах отмечается снижение величины рН и увеличение гидролитической кислотности. Выявлено, что максимальное содержание Ni отмечается в верхнем горизонте орошаемых черноземов. Вниз по профилю происходит постепенное снижение содержания металла, а в почвообразующей породе отмечается наличие второго максимума в профильном распределении Ni. Данное явление связано с обогащенностью почвообразующих пород элементом. Выводы. Полученные данные по валовому содержанию Ni и его обменным соединениям не превышают ПДК, принятых для черноземных почв. Длительное орошение не приводит к загрязнению черноземов выщелоченных Ni, однако почвы и оросительные воды нуждаются в постоянном мониторинге.
Ключевые слова: Тяжелые металлы; биогеохимические особенности никеля; валовое содержание никеля; обменные формы никеля; процент подвижности; трансформация черноземов; предельно допустимые концентрации.
Введение
Орошение, как частный случай мелиорации почв, направлено на эффективное использование природного потенциала почв, что достигается при соблюдении всех экологических требований как к оросительным водам, технике полива, так и с учетом особенностей почвообразовательного процесса, а также четким научным обоснованием. При несоблюдении одного из требований орошение может приводить к деградации
почвенного покрова, которое отмечается рядом исследователей. Например, длительное орошение, приводит к таким деградационным процессам как переувлажение, уплотненение, оглинивание, ощелачивание, декальцинирование, дегумификация, обезиливание, вторичное засоление [1, 2, 4, 7].
Большинство исследований посвящено изучению орошения почвенного покрова аридных территорий с засоленными почвами [1, 2, 4, 7]. Процессам, происходящим в незасоленных почвах, уделено значительно меньше внимания. Работ, посвященных проблеме влияния орошения на содержание, внутрипрофильное распределение, подвижность и возможное накопление тяжелых металлов (ТМ) в черноземах крайне мало.
Из большой группы ТМ был выбран N1, из-за своих биогеохимических особенностей. О роли N1 в живых организмах существует множество данных, которые достаточно противоречивы. Некоторые растения и микроорганизмы являются «концентраторами» никеля - они накапливают и содержат в тысячи и сотни тысяч раз больше металла, чем окружающая среда [9]. Биологическая роль элемента не вполне выяснена, несмотря на его широкое распространение в растительных и животных организмах. Очень важно участие N1 во многих биогенных процессах. N1 оказывает неспецифическое влияние на ряд металлоферментных комплексов. Он способствует формированию спиральной структуры нуклеиновых кислот, входит в состав гормона инсулина, активизирует аргиназу, трипсин, ряд пептидаз, действующих на азотсодержащие группировки, является катализатором окисления лецитина и линолевой кислоты. Для злаковых растений получены данные о влиянии N1 на активность нитратредуктазы, играющей важную роль как в восстановлении нитратов, так и в азотофиксации. Выявлено участие N1 в стабилизации структуры рибосом. Но следует отметить, что исследуемый металл также отрицательно влияет на живые организмы - вызывает нарушение в функционировании ядра, ДНК и сбой митоза и цитокинеза, приводит к хлорозам и некрозам [9].
Известно, что основным источником поступления N1 (как и других ТМ) в почвах не подверженных техногенному загрязнению, является почвообразующая порода. Геохимической особенностью почвообразующих пород Центрально-черноземного региона является их обогащенность N1 [5]. Как следствие, данным элементом обогащены природные источники, вода которых используется для орошения.
Химически N1 малоактивен, поскольку его атомы имеют внешнюю электронную конфигурацию 3ё84Б2. Но элемент способен интенсивно сорбироваться органическим веществом почв. Так адсорбция N1 гумусом происходит с участием карбоксильных и фенольных групп, путем замещения водорода на ионы металла. В результате реакции образуются хелаты, в которых N1 входит в анионную часть молекул органического вещества. Таким образом, N1 соединяется координационными связями и не проявляет себя как катион. Помимо этого, № как поливалентный металл образует комплексно-гетерополярные соли при взаимодействии с гуминовыми кислотами, которыми обогащены верхние горизонты черноземов. Металл в комплексно-гетерополярных солях входит в анионную часть молекул и не способен к обменным реакциям [3].
Все вышеизложенное указывает на актуальность и необходимость изучения данной проблемы. Поэтому целью настоящей работы было изучение влияния длительного орошения на основные химические, физико-химические свойства, а также на валовое содержание и обменные соединения N1 в незасоленных черноземах выщелоченных.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования послужили черноземы выщелоченные среднемощные мало- и среднегумусные тяжелосуглинистые, расположенные в Хлевенском районе Липецкой области. Почвообразующими породами являются покровные карбонатные тяжелые суглинки и глины. Исследовались три участка - залежь, пашня без орошения и орошаемая пашня (площадь участка 250 га). Орошение производилось в течение 25 лет дождевальными установками «Фрегат» по типу радиального полива. Поливная норма -250 м3/га.
На участках закладывались почвенные разрезы, вскрывающие
почвообразующую породу. Отбор почвенных образцов проводился через каждые 10 см
(0-10, 20-30.. .140-150 см). В почвенных образцах определялись рН водной суспензии,
обменные катионы Ca и Mg , гидролитическая кислотность, содержание гумуса по
общепринятым методикам [6]. Валовое содержание Ni определяли методом спекания
почвы с карбонатом натрия, дальнейшей обработкой HNO3 (1:1) и Н2О2 (конц.). Его
обменные соединения определяли в вытяжке ацетатно-аммонийного буфера (ААБ, рН =
4,8) в соотношении почва раствор 1:10. Химическому анализу подвергалась и поливная
вода. Определенна общая минерализация поливной воды и ее ионный состав: HCO3-,
2 2+ 2+
Cl-, SO4 -, Ca , Mg , Na , рассчитано отношение катионов Ca /Mg . Для анализа
содержания Ni пробы воды подкисляли 2-3 каплями концентрированной HNO3 и
выпаривали досуха. Сухой остаток растворяли в 2 мл 2М HNO3. Конечное определение
Ni проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре КВАНТ-2.ЭТА,
чувствительность определения 0,01 мкг/л, неопределенность измерения 4 %.
Вариационно-статистическая обработка проводилась с использованием программы
Microsoft Excel.
Результаты и обсуждение
Используемая хозяйством вода для орошения, согласно группировке природных вод по степени минерализации, относится к пресным, поскольку количество солей плотного остатка составляет 0,4 г/л. Ионный состав поливной воды - гидрокарбонатно-кальциевый, среднее содержание катионов Ca2+ достигает 2,6 смоль(экв)/кг, в то время как количество Mg и Na не превышает 1,0 и 1,1 смоль(экв)/кг. Среди анионов доминирует HCO3- (3,1 смоль(экв)/кг), а содержание Cl- и SO42- составляет 0,8 и 0,9 смоль(экв)/кг соответственно. Количество Ni в поливной воде составляет 0,017 мг/л, что почти достигает значения ПДК = 0,02 мг/л. Вода, используемая для полива, по своему солевому составу обладает благоприятными химическими характеристиками для орошения всех сельскохозяйственных культур, но содержание Ni в ней близко к критическому.
Длительное орошение изучаемых черноземов выщелоченных привело к изменениям морфологического строения почвенного профиля, увеличению мощности гумусового профиля (А + АВ) в среднем на 13 см (по сравнению с фоновым участком). Границы перехода между горизонтами стали еще более постепенными, растянутыми и размытыми. Процентное содержание гумуса является ключевым показателем, определяющим почвенное плодородие. Известно, что в процессе сельскохозяйственного использования происходит трансформация органического вещества, что приводит к уменьшению содержания гумуса и снижению почвенного плодородия. Так исследуемые почвы по содержанию гумуса относятся к малогумусным, с содержанием гумуса в верхнем 0-10 см слое 5,8 % и к среднегумусным, с содержанием гумуса 6,6 %. (табл. 1). Уменьшение процентного
содержания гумуса происходит в результате интенсивного сельскохозяйственного использования, сопровождаемого орошением. Данное явление объясняется усиленной минерализации органического вещества в результате распашки и перераспределением органического вещества в профиле почв при орошении. На это указывает заметно большее содержание гумуса в слоях 60-70 см в орошаемом черноземе по сравнению с залежным участком. Кривая профильного распределения органического вещества орошаемых черноземов характеризуется растянутостью и более плавным снижением содержания гумуса, чем в почвах фонового участка.
В почвах залежного участка величина гидролитической кислотности составляет 1,3 смоль(экв)/кг почвы. В орошаемых черноземах величина гидролитической кислотности возрастает до 3,4 смоль(экв)/кг почвы (табл. 1). Кроме того, в орошаемых черноземах гидролитическая кислотность отмечается и в более глубоких слоях почвенного профиля, достигая глубины 70-80 см по сравнению с залежными участками. Подкисление орошаемого чернозема связанно с более интенсивными процессами выщелачивания карбонатов, которые усиливаются при сельскохозяйственном использовании почв.
Максимальное содержание обменного Са отмечается в верхнем 0-10 см слое залежи, в орошаемом черноземе его меньше (табл. 1). Данное явление объясняется связью обменных катионов с гуминовыми кислотами, которых больше в почвах фонового участка. Содержание обменного Mg2+ в почвах различных угодий мало отличается между собой, что связанно с подтиповой особенностью выщелоченных черноземов. В процессе сельскохозяйственного использования черноземов происходит изменение основных химических и физико-химических свойств почв в сторону их ухудшения. Но, поскольку черноземы обладают высокой буферностью, данные изменения не привели к их полной деградации.
Таблица 1
Химические и физико-химические свойства изучаемых почв (усредненные данные, n = 5)
Table 1
Chemical and physico-chemical properties of the studied soils _(average data, n = 5)_
рН Обменные катионы
Глубина, см Depth, cm Гумус, % Humus, % Exchange cations
водный pH water Ca2+ Mg2+ Са^+Mg^ Нг+
смоль(экв)/кг cmol (eq) I kg
Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый на покровном карбонатном суглинке (залежь - фоновый участок) Leached chernozem medium-humus medium thick heavy loam on surface carbonate loam (deposit - background
area)
G-iG 7,27 6,6 36,8 5,4 42,2 1,3
2G-3G 5,82 7,G 36,G 5,2 41,2 1,G
4G-5G 3,87 7,1 35,4 4,8 4G,2 G,5
6G-7G 2,21 7,4 34,8 4,5 39,3 -
8G-9G 1,25 8,G 32,1 4,2 36,3 -
1GG-11G G,8G 8,1 31,5 4,G 35,5 -
12G-13G G,25 8,2 3G,4 4,1 34,5 -
14G-15G G,1G 8,2 29,8 4,G 33,8 -
Чернозем выщелоченный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый на покровном карбонатном суглинке (орошаемая пашня) Leached chernozem low humus medium thick heavy loam on surface carbonate loam (irrigated arable land)
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7
0-10 5,61 5,8 31,4 5,4 36,8 3,4
20-30 4,47 6,0 30,9 5,3 36,2 2,3
40-50 3,42 6,5 29,8 5,1 34,9 1,5
60-70 2,94 6,9 25,4 4,9 30,3 1,0
80-90 1,27 7,5 24,7 4,3 29,0 -
100-110 0,73 8,0 22,6 3,8 26,4 -
120-130 0,40 8,2 21,5 3,2 24,7 -
140-150 0,10 8,3 20,1 3,0 23,1 -
В верхнем 0-10 см слое черноземов орошаемого участка отмечается большее количество N1 чем в черноземах залежи (табл. 2). Данное явление связано с поступлением элемента с оросительными водами, в составе которых концентрация N1 достигает 0,017 мг/л. Вниз по профилю происходит постепенное снижение содержания металла, а с глубины 80-90 см (табл. 2) количество элемента вновь начинает увеличиваться и достигает максимального значения в почвообразующей породе. Обогащенность никельсодержащими минералами лессовидных пород, на которых сформировались исследуемые почвы, объясняется особенностями геохимической провинции данного региона [5], в пределах которой находятся богатые месторождения N1.
Таблица 2
Статистические показатели валового содержания и обменных соединений № в изучаемых почвах
Table 2
Statistical indicators of the total content and the exchange of Ni compounds in the studied soils
n X±Sx min max V, min max V, % от
Глубина, см % % валового % of gross
Depth, cm Валовое содержание, мг/кг Gross content, mg/kg Вытяжка ААБ, мг/кг Extract AAB, mg/kg
Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый на покровном карбонатном суглинке (залежь - фоновый участок) Leached chernozem medium-humus medium thick heavy loam on surface carbonate loam (deposit - background
area)
0-10 5 34,7±1,77 32,5 36,2 8 1,18±0,27 1,03 1,34 17 3,4
20-30 5 33,0±1,35 31,4 35,1 6 1,11±0,25 0,94 1,21 15 3,4
40-50 5 26,5±1,18 24,3 27,9 9 1,00±0,20 0,81 1,17 16 3,8
60-70 5 26,0±1,93 25,0 28,4 5 0,89±0,21 0,67 1,03 18 3,4
80-90 5 28,3±1,52 26,2 30,2 7 0,75±0,20 0,54 0,94 11 2,7
100-110 5 30,8±1,24 28,3 31,8 4 0,69±0,23 0,47 0,85 12 2,2
120-130 5 32,4±1,83 30,5 33,9 3 0,62±0,21 0,41 0,71 13 1,9
140-150 5 36,8±1,12 34,1 39,0 3 0,59±0,21 0,32 0,70 14 1,6
Чернозем выщелоченный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый на покровном карбонатном суглинке (орошаемая пашня) Leached chernozem low humus medium thick heavy loam on surface carbonate loam (irrigated arable land)
0-10 5 35,9±1,70 33,4 37,0 9 1,29±0,23 1,08 1,40 15 3,6
20-30 5 34,6±1,65 32,9 36,5 8 1,17±0,26 0,92 1,38 12 3,4
40-50 5 28,9±1,37 26,5 31,0 9 1,04±0,22 0,83 1,16 11 3,6
60-70 5 26,1±1,22 24,3 27,9 7 0,91±0,16 0,75 1,05 13 3,5
80-90 5 29,3±1,96 27,2 31,2 6 0,83±0,18 0,67 0,99 11 2,8
100-110 5 34,8±0,91 31,9 36,0 4 0,72±0,20 0,59 0,94 10 2,1
120-130 5 37,2±1,23 34,8 39,3 4 0,66±0,21 0,46 0,87 10 1,8
140-150 5 38,4±1,17 36,7 40,1 4 0,61±0,19 0,43 0,83 12 1,6
ПДК, мг/кг MPC, mg/kg 100 4
Примечание: n - количество образцов; X - среднее арифметическое; s^ - ошибка среднего арифметического; min - минимальное содержание; max - максимальное содержание; V - коэффициент вариации, %.
Таким образом, в профильном распределении валового содержания Ni отмечается два максимума: первый - в верхнем горизонте, за счет поступления с оросительными водами, а в фоновых почвах благодаря образованию прочных органоминеральных комплексных соединений никеля с органическим веществом и второй - в нижней части профиля. Ошибка среднего арифметического для валового содержания Ni не превышает ±1,96 мг/кг, что свидетельствует о достоверности полученных данных. Варьирование валового содержания Ni в исследуемых черноземах незначительное.
Как и для валового содержания, наибольшее количество обменных соединений металла отмечается в орошаемых почвах. Кривая профильного распределения обменной формы Ni имеет аккумулятивный характер с максимумом содержания в верхнем слое (1,29 мг/кг) и постепенным снижением вниз по профилю. Такое поведение элемента на орошаемом участке объясняется регулярным поступлением его с оросительными водами. В залежных участках профильное распределение Ni также носит аккумулятивный характер, но концентрация элемента меньше. Явление объясняется биогенной аккумуляцией Ni, которая характерна как для валового содержания, так и для подвижных соединений металла. Кроме того, сорбирующая способность илистых частиц к ТМ, в том числе и к Ni, способствует более прочному удержанию элемента в малодоступном состоянии. Согласно полученным нами данным Ni в изучаемых черноземах имеет невысокую степень подвижности. Процент обменной формы колеблется в пределах от 1,6 до 3,6 % от валового содержания, причем степень подвижности закономерно уменьшается с глубиной. Следует помнить, что элемент регулярно поступает с поливной водой и возможно не успевает связываться с органическим веществом и переходить в недоступные и малоподвижные формы.
Результаты исследования показали, что валовое содержание Ni и его обменных соединений во всех изучаемых черноземах не превышают ПДК, что говорит об отсутствии загрязнения почв данным элементом. Черноземы, являясь высокобуферными почвами, обладают хорошей устойчивостью к внешним воздействиям, осуществляют стабилизацию многих ТМ, в том числе и Ni. Стабилизация ТМ в почве является важным процессом, поскольку выполняет протекторные функции в результате перехода загрязняющих веществ в малоподвижные и малодоступные формы [8]. Но достаточно высокое содержание металла в поливной воде может со временем вызывать накопление элемента в почвенном покрове. Поэтому необходим регулярный контроль содержания Ni как в поливной воде, так и в почвенном покрове.
Выводы
Длительное орошение черноземов выщелоченных привело к увеличению мощности гумусового профиля в среднем на 13 см, границы перехода между горизонтами стали размытыми. Процентное содержание гумуса в орошаемых почвах падает по сравнению с залежью, поскольку при орошении происходит усиленная минерализация органического вещества, а также его перераспределение. В условиях орошения происходит заметное увеличение гидролитической кислотности, что связанно с явлением декарбонатизации.
Выявлено, что максимальное количество Ni отмечается в верхнем горизонте орошаемых черноземов за счет регулярного поступления металла с поливными водами.
Что касается профильного распределения валового содержания Ni, то отмечается два максимума: первый - в верхнем горизонте, за счет образования прочных органоминеральных комплексных соединений никеля с органическим веществом и второй - на уровне залегания почвообразующих пород, минералогический состав которых характеризуется наличием никелесодержащих минералов. Кривая профильного распределения обменной формы Ni имеет аккумулятивный характер с максимумом содержания в верхнем слое и постепенным снижением с глубиной. Степень подвижности металла невелика.
Валовое содержание Ni и его обменные соединения во всех изученных черноземах не превышает ПДК, установленных для черноземных почв. Целесообразно проводить регулярный контроль содержания металла в поливной воде и почвенном покрове орошаемого участка, поскольку достаточно высокое содержание Ni в поливной воде может приводить к его накоплению в исследуемых почвах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Бородычев В.В., Дубенок Н.Н., Новиков А.Е., Коновалова Г.В. Особенности агротехники зерновой кукурузы на орошаемых землях нижнего Поволжья // Плодородие. 2016. №1. С. 35-37.
2. Кирейчева Л.В., Карпенко Н.П. Оценка эффективности оросительных мелиораций в зональном ряду почв // Почвоведение. 2015. №5. С. 587-596. DOI: 10.7868/S0032180X15030065
3. Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен: учебное пособие по некоторым главам химии почв. Тула: Гриф и К, 2009. 172 с.
4. Стома Г.В., Розов С.Ю., Суханова Н.И. Использование показателей цветности гумусовых горизонтов в качестве индикаторов эволюционного изменения степных почв Заволжья при орошении // Почвоведение. 2015. №5. С. 515-526. DOI: 10.7868/S0032180X1505010X
5.Шевырев Л.Т., Савко А.Д., Шишов А.В. Эволюция тектонической структуры Воронежской антеклизы и ее эндогенный рудогенез. Воронеж: ВГУ, 2004. 191 с.
6. Щеглов Д.И., Громовик А.И., Горбунова Н.С. Основы химического анализа почв. Воронеж: Изд-во ИПЦ ВГУ, 2019. 281 с.
7. Щедрин В.Н. Влияние регулярного и циклического видов орошения на почвенное плодородие и продуктивность чернозема обыкновенного Азовской оросительной системы // Почвоведение. 2016. №2. С. 249-256. DOI: 10.7868/S0032180X16020118
8. Bauer T., Pinskii D., Minkina T., Nevidomskaya D., Mandzhieva S., Burachevskaya M., Chaplygin V, Popileshko Ya. Time effect on the stabilization of technogenic copper compounds in solid phases of Haplic Chernozem // Science of the Total Environment. 2018. V. 626. P. 1100-1107. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.01.134
9.Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Edition. Boca Raton, Fl: Crc Press, 2010. 548 p.
REFERENCES
1.Borodychev V.V., Dubenok N.N., Novikov A.E., Konovalova G.V.Features agricultural corn on the irrigated lands of the lower Volga. Soil fertility. 2016. 1: 35-37. [in Russian]
2.Kireycheva L.V., Karpenko N.P. Evaluation of the effectiveness of irrigation amelioration in the zonal series of soils. Soil science. 2015. 5: 587-596. [in Russian] DOI: 10.7868/S0032180X15030065
3. Sokolova T.A., Trofimov S.Ya. Sorption properties of soils. Adsorption. Cationic exchange: a textbook on some chapters of soil chemistry. Tula: Grif i K, 2009. 172 p.
4. Stoma G.V., Rozov S.Yu., Sukhanova N.I. Using the indicators of the color of the humus horizons as indicators of the evolutionary change in the steppe soils of the TransVolga region during irrigation. Soil Science. 2015. 5: 515-526. [in Russian] DOI: 10.7868/S0032180X1505010X
5. Shevyrev L.T., Savko A.D., Shishov A.V. The evolution of the tectonic structure of the Voronezh anteclise and its endogenous ore genesis. Voronezh: VSU, 2004. 191 p. [in Russian]
6. Scheglov D.I., Gromovik A.I., Gorbunova N.S. Basics of soil chemical analysis. Voronezh: Publishing house of the CPI of the Voronezh State University, 2019. 281 p. [in Russian]
7. Schedrin V.N. Influence of regular and cyclic types of irrigation on soil fertility and productivity of the black soil of the Azov irrigation system, ordinary soil. Soil Science. 2016. 2: 249-256. [in Russian] DOI: 10.7868/S0032180X16020118
8. Bauer T., Pinskii D., Minkina T., Nevidomskaya D., Mandzhieva S., Burachevskaya M., Chaplygin V., Popileshko Ya. Time effect on the stabilization of technogenic copper compounds in solid phases of Haplic Chernozem. Science of the Total Environment. 2018. 626: 1100-1107. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.01.134
9.Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Edition. Boca Raton, Fl: Crc Press, 2010. 548 p.
Gorbunova N.S., Gromovik A.I., Kulikova E.V., Kulikov Yu.A. Possibility of the secondary contamination of chernozem soils leached with nickel in the result of irrigation amelioration // Works of the State Nikit. Botan. Gard. - 2019. - Vol.148. - P. 145-162
Abstract. Aim. The effect of irrigation on the properties of leached chernozem, as well as on the possibility of secondary soil contamination with nickel (Ni), was studied. An important geochemical feature of the region in which the study was conducted is the enrichment of the soil-forming rocks Ni. As is well known, soil-forming rocks have a direct impact on the chemical composition of soils and water, and indirectly on the content of an element in living organisms. Methods. In order to determine the possible contamination of the soil by Ni as a result of irrigation with natural waters containing this element in large quantities, the main chemical and physico-chemical indicators of the studied chernozems were studied in detail. The gross content and profile distribution of Ni, as well as its exchange compounds in leached chernozem heavy loamy, intensively used in irrigated agriculture, have been determined. The obtained data were compared with indicators obtained in similar soils located on the deposit (background areas). Results. It is shown that under conditions of irrigation in chernozem there is a decrease in the percentage of humus and an increase in the capacity of the humus profile. In irrigated soils there is a decrease in pH and an increase in hydrolytic acidity. It was revealed that the maximum Ni content is noted in the upper horizon of irrigated black soil. Down the profile, a gradual decrease in the metal content occurs, and in the soil-forming rock, there is a second maximum in the profile distribution of Ni. This phenomenon is associated with the enrichment of soil-forming rocks element. Main conclusions. The obtained data on the gross content of Ni and its exchange compounds do not exceed the MPC adopted for black earth soils. Prolonged irrigation does not lead to contamination of leached Ni chernozem, but the soils and irrigation waters need constant monitoring.
Key words: heavy metals; biogeochemical features of nickel; gross nickel content; nickel exchange forms; motility percentage; transformation of chernozem; maximum permissible concentrations
