CC BY
27
Таблица 4 - Некоторые показатели качества зерна ячменя
Показатели качества Год Способы основной обработки почвы
без основной обработки поверхностная обработка мелкая безотвальная обработка средняя безотвальная обработка вспашка средняя
Содержание белка,% 2008 9,6 9,6 10,2 9,8 9,8
2009 9,5 9,8 10,2 9,9 10,1
2010 12,4 12,1 12,6 12,4 12,4
X 10,5 10,5 11,0 10,7 10,8
Выравненность зерна, % 2008 88 89 87 86 88
2009 88 88 84 88 90
2010 77 77 77 71 74
X 84 84 83 82 84
Энергия прорастания,% 2008 84 64 60 53 46
2009 95 94 95 95 97
2010 96 94 94 94 94
X 92 84 83 81 79
Натура зерна, г/л 2008 463 498 540 525 535
2009 559 594 575 585 560
2010 435 509 475 475 461
X 486 534 530 528 519
Масса 1000 зерен, г 2008 37,4 37,7 37,5 37,8 37,0
2009 35,2 35,4 34,8 35,3 35,0
2010 33,6 32,8 33,6 32,6 32,8
X 35,4 35,3 35,3 35,2 34,9
— густота стояния растений, натура зерна, степень засоренности посевов. При даже кратковременном отсутствии обработки почвы в посевах начинают преобладать многолетники. Влияние же различных способов обработки почвы на агрохимические свойства почвы, качественные показатели зерна ячменя (содержание белка, выровненность зерна, энергию прорастания, массу 1000 зерен) при однократном применении не носит значимого характера.
7. По большинству критериев выращивание ячменя на пивоваренные цели возможно по различным способам основной обработки почвы.
Список использованных источников 1 Гулидова, В.А. Оптимизация обработки почвы под яровой ячмень/В. А. Гулидова//Земледелие.-2001.-№ 6.-С. 18-19.
2 Салихов A.C. Способы основной обработки почвы и урожайность яровых зерновых культур/А.С. Салихов, М.Д. Кадыров//Земледелие.-2004.-№ 4,- С. 12-13.
3. Экономическая и энергетическая оценка мелкой обработки выщелоченного чернозема под ранние зерновые культуры/С.Н. Немцев, В.И. Каргин, P.A. Захаркина, Ю.И. Карги-на//Доклады РАСХН.-2009.-№ 4,- С. 38-41.
Информация об авторах Пыхтин Иван Григорьевич, доктор сельскохозяйственных наук ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, тел. (4712)53-45-86.
Зубков Алексей Сергеевич, аспирант ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОРБЦНОННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ КАДМИЯ В ПОЧВАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ
ИВ. Глебова, И.Я. Пигорев
Аннотация: В работе представлены результаты многолетних исследований сорбционной способности почв Центрального Черноземья по отношению к тяжелым металлам.
Ключевые слова: тяжелые металлы, сорбционные процессы, деградация почв
Воздействуя на почву в процессе окультуривания, обеспечивая оптимальные условия для получения стабильно высоких урожаев, современный АПК преобразует элементарные ландшафты в высокопродуктивные
регулируемые агропедоценозы, требующие комплексного исследования, т.к. интенсивная антропогенная нагрузка на природные ресурсы вызывает изменение направлений и темпов миграции микроэлементов, входящих в фоновый состав почв и поступающих дополнительно из различных источников загрязнения.
Устойчивость агропедоценоза определяется способностью почвы выполнять свои агрохимические функции, определяющиеся степенью поглощающей способности и собственно буферности все нарастающему техногенному воздействию [1-3].
Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействию на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы (ТМ).
В конце 80-х годов XX в. президиум Всероссийского отделения ВАСХНИЛ (протокол № 6 от 10.10.1989г.) рассмотрел и одобрил научно обоснованную систему ведения агропромышленного производства Курской области [4], предусматривающую активное известкование кислых почв. Проблема закисления почв Курской области на протяжении 30 лет была достаточно актуальной. В 1971 г. площадь кислых почв составляла 418 тыс. га, или 32,2% от общей площади пашни [5-6]. Так, проведенным агрохимическим обследованием сельскохозяйственных угодий в конце 80-х гг. было установлено, что 1116,1 тыс. га, или 57% пашни Курской области, нуждается в известковании. Площадь сильно- и среднекислых почв, требующих первоочередного известкования, составляет 325 тыс. га. С 1970-х гг. количество кислых почв увеличилось на 25 тыс. га, что было связано с постоянным ростом применения физиологически кислых удобрений, малыми объемами известкования и низким качеством такого вида работ (таблица 1).
Таблица 1 - Площадь кислых почв районов Курской
В 1993 г. Курский областной комитет экологии и природных ресурсов в «Экологическом информационном бюллетене» сообщал, что в течение года преобладали кислые и слабокислые осадки с рН 3-6,5. Выпадение их отмечено в 65% случаев, а в 1992 г. - в 74% случаев. Кислые осадки преимущественно выпадали в холодное время года. Среднегодовое значение кислотности рН составило 5,92, а в 1992 г. - 5,68 [7].
На современном этапе информационно-аналитический отдел Департамента экологической безопасности и природопользования Курской области ежегодно в «Докладах о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области» констатирует факт увеличения процента кислых почв по отношению к общей площади пашни. Так, даже при условии значительного уменьшения внесения минеральных удобрений в 1999 году удельный вес кислых почв составил 58,4%. Поэтапные агрохимические обследования почв показали, что среднегодовое уменьшение величины составляет 0,3 значения рН.
В 2006 г. в Курской области также отчетливо выражена тенденция к ускоренному подкислению пахот-
ного горизонта черноземов. Она отражается в среднегодовых темпах приращения кислых почв на 0,6% и широком их распространении [6], что является результатом периодического промывания верхней части профиля и резко отрицательного (-80-90%) баланса кальция в почвах.
Таблица 3- Сельскохозяйственные источники загрязнения почв тяжелыми металлами, мг/кг сухой массы [1 ]
Элемент Фосфорные удобрения Известковые материалы Азотные удобрения Органические удобрения
Кадмий 0,10...170,0 0,04...0,10 0,05...8,50 0,03...0,80
Загрязнение пахотных земель кадмием, в основном, происходит вследствие атмосферного загрязнения, вертикальной миграции ионов металла из залегающих пород и сельскохозяйственной деятельности (снижении рН), в частности за счет внесения фосфорных, азотных и органических удобрений, а также известкования (таблица 3).
Эффективность применения удобрений в условиях проведения систем земледелия под действием почвенных процессов усилила подкисление почв и спровоцировала обеднение пахотного слоя кальцием в связи с периодическим его вымыванием в нижние горизонты почвы, а также отчуждением с урожаем. Внесение высоких доз азотных удобрений способствует увеличению подвижности кальция, что приводит к постепенному обеднению им пахотного горизонта [4].
Влиянию подкисления или «вторичной кислотности» подвержены все почвы Курской области, причем черноземы в большей степени, чем серые лесные почвы. Изучено, что при выпадении кислых осадков происходят процессы, в результате которых теряются кальций, магний, калий, натрий, а почва становится все кислее и при этом заметно снижается ее плодородие. Параллельно с такими процессами проявляется скрытое отрицательное действие минеральных удобрений, заключающееся в первоначальном повышении урожайности возделываемых культур и ухудшении агрохимических свойств почвы (снижении количества водопрочных агрегатов, потере обменных оснований, прежде всего кальция, увеличения активной и гидролитической кислотности, подавления деятельности полезных микроорганизмов и т.д.) в дальнейшем. При сильном вторичном подкислении в почвах появляются высокотоксичные ионы тяжелых металлов (марганца, хрома, кадмия, меди, цинка, никеля, кобальта, ртути, свинца) и подвижный, не менее токсичный, ион алюминия. Обменный кальций способен снижать токсичность алюминия даже при высокой кислотности почв, а также связывать и тем самым инактивировать другие тяжелые металлы, которые токсичны для всего агропедоценоза.
С ростом кислотности изменение агрохимических свойств почвы проявляется очень существенно. Так, чернозем выщелоченный, при снижении рН с 6,5 до 3,5 снижает содержание нитратного азота в 5,5 раза, а аммонийного - повышает в 3,5 раза; общее количество минерального азота при этом снизилось в 1,4 раза. Повышение кислотности сопровождается увеличением содержания водорастворимого гумуса. При этом резко изменяется групповой состав минеральных фосфатов, среди которых увеличиваются фракции соединений фосфора с алюминием и железом при подкислении высокоосновных фосфатов, связанных с кальцием - при подщелачивании среды.
Снижение емкости фосфатного режима при подкислении почвенного раствора связано с образованием сложных соединений фосфора, железа, марганца, алюминия и кальция в почве [5].
области в конце 80-х гг. XX в. [4]
Всего
Площадь пашни, тыс. га Сильнокислые почвы, тыс. га % к пашне Среднекислые почвы, тыс. га % к пашне Слабокислые почвы, тыс. га % к пашне кислых почв, тыс. га %к пашне
1960,7 12.82 312.2 791.1 1116.12
0,70 15,92 40,35 57
Таблица 2 - Площадь кислых почв районов Курской
области в конце 90-х гг. XX в. [5]
Площадь пашни, тыс. га Сильнокислые почвы, тыс. га % к пашне Среднекислые почвы, тыс. га % к пашне Слабокислые почвы, тыс. га % к пашне Всего кислых почв, тыс. га %к пашне
1788,56 8.94 300.48 735.10 1044.52
0,5 16,8 41,1 58,4
Таблица 4
Концентрация подвижной формы иона кадмия в почве Курской области, мг/кг_
Концен- Предпола-
№ Вариант эксперимента трация иона металла, гаемая концентрация иона метал- Чернозем («Пашня», НЕаах - пахотный, гумусовый горизонт) Чернозем («Залежь», Не4 н Н1 гумусовый горизонт)
п/п мг/кг ла, мг/кг
Серия Сс1 (ПДК пф. ССф=1мгЛсг) С™ Спр. Сп.ф. ПСИс<и % кш К, а-ЮЛ мг/г Сп.ф. Зме Г1СГ1ееЬ % .14 ш К а 1 аД0"й, мг/г
1 2 3 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15 I 16
сф Фоновые концентрации подвижной формы иона кадмия, мг/кг - - 0,0280 - - - - 0,0160 -
1 [ Сс0<ПДК на 50% 2,5 - 0,0327 -0,0047 -6,96 -0,14 -4,7 0,0177 -0,0017 -10,41 -0,10 1 -1'7
2 Сс,<ПДК на 80% 4,0 - 0,0243 +0,0037 +6,57 +0,15 +3,7 0,0197 -0,0037 -5,32 -0,19 I -3,7
3 Т Сс(~ПДК 5,0 - 0,0281 -0,0001 -281,00 -0,004 -0,1 0,031.7 -0,0157 -2,02 -0,50 _____
4 Сс^ПДК иа 150% 7,5 - 0,0275 +0,0005 +55,00 +0,02 +0,5 0,0207 -0,0047 -4,40 -0,23 -4,7
5 Сс„>ПДК на 200% 10,0 0,0288 -0,0008 -36,00 -0,03 -0,8 0,0227 -0,0067 -3,39 -0,30 -6,7
б С№<ПДК на 50% 2,0 - 0,0253 +0,0027 +9,37 +0Д1 +2,7 0,0307 -0,0147 -2,09 -0,48 -14,7
7 СМ<ПДК на 80% 3,2 0,0302 -0,0022 -13,73 -0,07 -2,2 0,0217 -0,0057 -3,81 -0,26 1 -5,7
8 СирПДК 4,0 - 0,0311 -0,0031 -10,03 -0,10 -3,1 0,0237 -0,0077 -3,08 -0,32 I -7,7
Э С№>ПДК на 150% 6,0 - 0,0296 -0,0016 -18,50 -0,05 -1,6 0,0227 -0,0067 -3,39 -0,30 -6,7
10 С^>ПДК на 200% 8,0 0,0290 -0,0010 -29,00 -0,03 -1 0,0157 0,0003 52,33 0,02 I 0,3
11 ССсг<ПДК на 50% 0,5 0,4644 0,0356 -0,0076 -1,6365 -4,68 -0,21 -7,6 0,0167 -0,0007 -0,1448 -23,86 -0,04 I -0,7
12 Сс/'ПДК на 80% 0,8 _[_ 0,7653 0,0347 -0,0067 -0,8755 -5,18 -0,19 -6,7 0,0187 -0,0027 -0,3456 -6,93 -0,14
13 {"' —гттть" ч^-с«-1 г/лд 1,0 ] 0,9624 0,0376 -0,0096 -0а99?5 -3,92 -0,26 -9,6 0,0327 -0,0167 -1,7265 -1,96 -0,51 Г -16,7
14 Сс^ПДК на 150% 1,5 1,4584 0,0416 -0,0136 -0,9325 -3,06 -0,33 -13,6 0,0177 -0,0017 -0,1147 -10,41 -одо -1,7
15 Ссй>ПДК на 200% 2,0 1,9637 0,0363 -0,0083 -0,4227 -4,37 -0,23 -8,3 0,0227 -0,0067 -0,3388 -3,39 -0,30 -6,7
16 СРЬ<ПДК на 50% 3,0 - 0,0308 -0,0028 -11,00 -0,09 -2,8 0,0177 -0,0017 -10,41 -ОДО -1,7
1? Срь<ПДК на 80?/о 4,8 - 0,0353 -0,0073 -4,84 -0,21 -7,3 0,0087 0,0073 1,19 0,84 7,3
18 Срь=ПДК 6,0 - 0,0306 -0,0026 -11,77 -0,08 -2,6 0,0227 -0,0067 -3,39 -0,30 I -6,7
19 С?Ь>ПДК на 150% 9,0 - 0,0319 -0,0039 -8,18 -0,12 -3,9 0,0197 -0,0037 -5,32 -0,19
20 СрЬ>ПДК на 200% 12,0 - 0,0357 -0,0077 -4,64 -0,22 -7,7 0,0147 +0,0013 + 11,31 +0,09 I +1,3
Продолжение таблицы 4
Концентрация подвижной формы иона кадмия в почве Курской области, мг/кг
№ п/п Вариант эксперимента Концентрация иона металла, мг/кг Предполагаемая концентрация иона металла, мг/кг Серые лесные почвы («Пашня», НЕп£ж - пахотный, гумусовый горизонт) Минеральная часть почвы
Серия С(1 (ПДК в.ф. (Сф=1 мг/кг) Стм Г с,, ПС Г1са ► % кш Ка аДО"6, мг/г Сцф. ПСПсй» % кш КЙ аДОЛ мг/г
1 2 3 I 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15
Сф. Фоновые концентраций подвижной формы иона кадмия, мг/кг - - 0,0257 - - - - 0,0190* - - - -
1 Сс,<ПДК на 50% 2,5 | 0,0333 -0,0076 -4,38 -0,23 -7,6 0,0107 +0,0083 +1,29 +0,78 +8,3
2 Сс*<ПДК на 80% 1 - ' 0,0379 -0,0122 -3,11 -0,32 -12,2 0,0087 +0,0103 +0,84 +1,18 + 10,3
3 СсНВДК | 5,0 | 0,0378 -0,0121 -3,12 -0,32 -12,1 0,0087 +0,0103 +0,84 +1,18 + 10,3
Продолжение таблицы 4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | 12 13 14 15 16
4 Сс0>ПДК на 150% 7,5 - 0,0375 -0,0118 -3,18 -0,31 -11,8 0,0087 | +0,0103 +0,84 +1,18 +10,3
5 Ссс>ПДК на 200% 10,0 - 0,0383 -0,0126 -3,04 -0,33 -12,6 0,0087 | +0,0103 +0,84 +1,18 +10,3
6 СМ<ПДК на .50% 2,0 - 0,0424 -0,0167 -2,54 -0,39 -16,7 0,0147 | +0,0043 +3,42 +0,29 +4,3
7 С№<ПДК на 80% 3,2 - 0,0428 -0,0171 -2,50 -0,40 -17,1 0,0127 | +0,0063 +2,02 +0,50 +6,3
8 СЫ1=ПДК 4,0 - 0,0386 -0,0129 -2,99 -0,33 -12,9 0,0107 | +0,0083 +1,29 +0,78 +8,3
9 f-f vTfr „„„ 1 глл/ См>ПДК на 150% 6,0 - 0,0452 -0,0195 -2,32 -0,43 -19,5 0,0067 | +0,0123 +0,54 +1,84 +12,3
10 СМ>ПДК на 200% 8,0 - 0,0336 -0,0079 -4,25 -0,24 -7,9 0,0037 | +0,0153 +0,24 +4,14 +15,3
11 СС1|<ПДК на 50% 0,5 0,4459 0,0541 -0,0284 -6,3691 -1,90 -0,52 -28,4 0,0147 | +0,0043 +0,9643 +3,42 +0,29 +4,3
12 С«<ПДК на 80% 0,8 0,7538 0,0462 -0,0205 -2/7196 -2,25 -0,44 -20,5 0,0107 +0f0083 +U011 +1,29 +0,78 +8,3
13 СесгПДК 1,0 0,9404 0,0596 -0,0339 -3,60485 -1,76 -0,57 -33,9 0,0347 1 -0,0157 -1,6695 -2,21 -0,45 -15,7
14 Сса>ПДК на 150% 1,5 1,4639 0,0361 -0,0104 -0,71043 -3,47 -0,29 -10,4 0,0147 +0,0043 +0,2937 +3,42 +0,29 +4,3
15 СС(1>ПДК на 200% 2,0 1,9587 0,0413 -0,0156 -0,79645 -2,65 -0,38 -15,6 0,0027 1 +0,0163 +0,8322 +0,17 +6,04 +16,3
16 СРЬ<ПДК на 50% 3,0 - 0,0552 -0,0295 -1,87 -0,53 -29,5 0,0003 1 +0ДШ$7 +0,02 +62,33 +18,7
17 СРЬ<ПДК на 80% 4,8 - 0,0539 -0,0282 -1,91 -0,52 -28,2 0,0006 +0,0184 +0,03 +30,67 +18,4
18 Срь^пда 6,0 „ 0,0521 -0,0264 -1,97 -0,51 -26,4 0,0007 1 +0,0183 +0,04 +26,14 +18,3
19 СРЬ>ПДК на 150% 9,0 - 0,0546 -0,0289 -1,89 -0,53 -28,9 0,0002 +0,01 +94,00 +18,8
20 СРЬ>ПДК на 200% 12,0 - 0,0416 -0,0159 -2,62 -0,38 -15,9 0,0012 j +0,0178 +0,07 +14,83 +17,8
* - расчет произведен на основании данных химического анализа почвенных систем, мг/кг;
С,,, - предполагаемая концентрация иона кадмия, мг/кг;
St* - количество сорбированного иона кадмия, мг/кг;
ПСПса - поглощающая способность ¡точны, %;
Кш - коэффициент распределения H.A. Шилова;
Кй~ коэффициент сорбции В.Г. Хлопнна;
а-10"й - сорбция (десорбция) иона металла почвенными системами, мг/г;
«-» - обозначает, что в результате введения ТМ в гетерогенную систему «почва-почвенный раствор» произошла десорбция ионов С<£
«+» - обозначает, что в результате введения ТМ в гетерогенную систему «почва-почвенный раствор» произошла сорбция ионов Ш.
Таблица 5
Зависимость содержания подвижной формы иона кадмия от физико-химической характеристики чернозема («Пашня», НЕгш - пахотный горизонт) районов Курской области
Вариант эксперимента Курский р-он Пристен-ский р-он Манту-ровский р-он Медвен-ский р-он I Череми- I си-новский I Р-он Советский р-он Касторен-ский р-он Льговский р-он Белов-екий р-он Болыие- сол-датский р-он Коренев-ский р-он Тимский р-он Солнцевский р-он Обоян-ский р-он Горше-ченский р-он Щигров-ский р-он
№ п/п Серия 1 3 4 5 1 б 7 8 10 12 13 14 18 19 20 21 23
Фоновые
концентрации ПОДВИЖНОЙ формы иона кадмия, мг/кг 0,0250 0,0270 0,0280 0,0340 0,0260 0,0300 0,0380 0,0190 0,0260 0,0260 0,0240 0,0390 0,081 0,0200 0,0330 0,0230
1
1 рН 5,2 6,3 5,3 5,9 1 5,1 1 4,9 5J 6,7 5,4 5,6 5,2 5,9 6,0 5,1 5,2 5,4
2 Гумус, % 3,7 5,5 4,8 5Д j 4,9 6,4 6,7 4,4 зд 3,6 4,7 5,7 5,7 4,6 6,4 6,2
3 N. мг/кг ПО 123 125 108 118 126 _ 78 90 126 104 92 105 136 146
4 Р2О5, мг/кг 267 161 121 133 1 82 1 37 154 195 230 101 460 56 252 133 260 375
5 К А мг/кг 140 80 105 40 1 70 185 100 200 70 65 100 55 110 40 155 90
6 Иг, мг-экв/1 кг почвы 3,63 1,26 3,48 1,94 _ 6,11 3,13 0,87 2,92 2,46 4,14 0,55 0,42 4,32 4,52 4,82
7 СПО; мг-экв/1 кг 22,4 36,8 29,6 35,2 1 26,4 1 31,6 40,8 30,8 21,2 24,8 23,6 54,4 96,0 26,0 33,2 28,8
почвы
TM претерпевают в почве химические превращения, в ходе которых их химическая активность сильно изменяется. Наибольшую опасность представляют подвижные формы тяжелых металлов, т.е. те формы, которые максимально доступны для живых организмов. Подвижность ионов ТМ зависит от почвенно-экологических факторов: содержание органического вещества, кислотность почвы, окислительно-восстановительные условия, плотность, гранулометрический и минералогический состав почвы и множество других.
Окислительно-восстановительные условия в почвах активно влияют на процессы миграции токсикантов. Токсичность же элементов ТМ может меняться в зависимости от микро- и макроэлементного состава почвы в окружающей среде, что следует учитывать при нормировании содержания загрязняющих веществ в почве. Так, некоторыми учеными исследовались антагонистические и синергетические связи с макроэлементами: антагонистические - Ca-Cd, P-Cd, K-Cd. Нами при проведении эксперимента были отмечены антагонистические и синергетические связи между наиболее токсичными ионами TM: Cd-Co, Cd-Pb, Cd-Ni, различных доз внесения Cd-Cd.
Объектом исследований закономерности распределения ТМ являлись образцы почв Центрального Черноземья (на территории 28 районов Курской области). Исследования проводили в 2000-2006 гг. и 2008-2009 гг.
При выполнении пробоотбора почвенных образцов пользовались почвенной картой Курской области. Про-боотбор проводили в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб», ГОСТ 28168-89 «Почвы. Отбор проб», ГОСТ 17.4.4.02-84 «Почвы. Методы отбора и пробоподготов-ки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа» и использовали рекомендации ГОСТ 29269-91 «Почвы. Общие требования к проведению анализов».
В работе определение содержания подвижных форм ТМ производили методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией пробы (прибор ААС ЭА «Квант-2.ЭТА»),
Схема лабораторного эксперимента включала в себя исследование содержания подвижной формы ионов кадмия при внесении различных доз ЦЦК ионов Со, Ni, Cd, Pb для каждого типа почв (таблицы 4-7), образуя гетерогенные нативные системы с последующим анализом концентрации сорбтива на предмет синергизма или антагонизма к рассматриваемым ионам.
При изучении сорбционных процессов, характерных для черноземов Курской области было выявлено, что с увеличением концентрации вносимых в почву ионов свинца, никеля и кадмия концентрация подвижных форм кадмия несколько увеличивается. При внесении же в почву ионов кобальта концентрация подвижных форм ионов кадмия, наоборот, уменьшается. Важно отметить, что при внесении кобальта и свинца в количестве 50% ЦЦК концентрация подвижного кадмия сразу же возрастает по сравнению с фоновой его концентрацией в связи с тем, что вероятнее всего, запускается механизм ионного обмена и происходит десорбция сорбтива гетерогенной системой нативного типа. В дальнейшем увеличение вносимых концентраций ТМ приводит к равномерному повышению концентрации подвижных ионов кадмия. Внесение же кобальта снижает количество подвижных ионов кадмия по отношению к его фоновым значениям (таблица 4).
Сорбционные процессы в серых лесных почвах имеют свои индивидуальные яркие особенности Так, внесение 50% ЦЦК ионов кобальта, никеля, свинца и кадмия приводит к весьма значительному увеличению количества подвижных ионов кадмия, а дальнейшее увеличение токсической на-
грузки на почву способствует снижению образовавшеюся уровня содержания подвижной формы кадмия в почве, при этом функциональные описывающие данное явление имеют убывающий характер. Содержание кадмия с увеличением содержания кобальта несколько увеличивается и проявляет возрастающий характер. Примечательно, внесение ионов свинца 50% ЦЦК почти вдвое увеличивают содержание подвижной формы ионов кадмия в серой лесной почве (таблица 4).
Исследуя почвенный образец с участка Стрелецкий (2046 га) Центрально-Черноземного государственного природного биосферного заповедника имени профессора В.В. Алехина (ЦЧЗ) мы получили уникальные данные о направленности сорбционных процессов в целинных почвах с мощным гумусовым слоем. Так, внесение свинца лишь незначительно увеличивает содержание подвижной формы кадмия, в то время как внесение кадмия и кобальта почти на 25% активизируют выброс подвижной формы кадмия, а функциональные зависимости при этом имеют слабо восходящий вид. Внесение 50%-х ЦЦК доз никеля увеличивает содержание подвижной формы кадмия в два раза. Примечательно то, что дальнейшее увеличение концентрации общего содержания кадмия в почве способствует активизации буферности почвы и при этом почти весь подвижный кадмий сорбируется и значение его концентрации остается равным первоначальному фоновому значению (таблица 4).
Таким образом, тип, состав, морфологические и фи-зико-химические свойства почвы значительно влияют на механизмы и закономерности распределения подвижных форм изучаемых ионов ТМ. Необходимо учитывать, что почва, являясь сложной поликомпонентной системой кроме почвенного воздуха, почвенного раствора и органической части включает в себя твердую фазу, которая играет важнейшую роль при протекании сорбционных процессов.
В качестве сравнения нами были термическим способом получены образцы минеральной части почвы, с которыми мы продублировали все этапы лабораторного химического эксперимента. Установлено, что внесение 50%-х ЦЦК доз свинца вызывает активный процесс сорбции ионов кадмия и все его подвижные формы практически полностью переходят в связанное состояние, при этом функциональные зависимости распределения кадмия от увеличения концентрации кобальта никеля и кадмия имеют ярко убывающий характер. Эмпирическим путем доказано - минеральная часть почвы проявляет только сорбционные свойства и при этом является активным сорбентом, следовательно, можно утверждать - наличие органической части почвы не усиливают сорбционную активность чернозема и серой лесной почвы, а, наоборот, несколько изменяют ее в сторону уменьшения (таблица 4).
Рассматривая направленность сорбционных процессов с помощью логарифмических изотерм сорбции можно заметить, что серые лесные почвы при внесении ионов кобальта, никеля, кадмия, свинца проявляют только десорбционную активность, черноземы пашни -десорбционную активность, исключение составляют случаи Сс0<ПДК на 80%, Сс0>ПДК на 150% и С№<ПДК на 50%. Целинные земли, богатые гумусом, обладающие свойствами неокультуренной почвы, способны только к десорбции кадмия в ответ на вносимые количества ТМ. Исключение составляет внесение РЬ выше норм ПДК на 200%.
Установлено, что зависимости содержания подвижной формы иона кадмия от физико-химической характеристики чернозема («Пашня», НЕпах - пахотный горизонт) районов Курской области имеют максимальный коэффициент корреляции 0,9, что соответствует
Таблица 6
Зависимость содержания подвижной формы иона кадмия от физико-химической характеристики чернозема __ («Пашня», НЕдах - пахотный горизонт) районов Курской области_
Вариант эксперимента Золотухин- Глушков- Курчатов- Суджан- Октябрь- Среднее Стандартное эмпириче- 5 а = 0,95-,К = п-1 = 20;*0>95.20 = 2,09
№ п/п СК1Ш р-он екий р-он ский р-он ский р-он ский р-он арифметическое ское отклонение по выборке я = 21
Серия 24 25 26 27 28 X X Ах х* Ах: *С<И
Фоновые
концентрации подвижной фор- 0,0260 0,0280 0,0260 0,0260 0,0250 0,0280 0,0056 0,0013 0,0026 0,0280±0,0026
мы иона кадмия,
мг/кг 1
1 рН 5,4 6,3 1 5,0 5,5 5,6 5,6 0,477 0,1041 0,21 5,б±0,21 0,21
2 Гумус, % 4,4 3,7 1 4,2 4,5 4,0 4,9 1,0248 0,2236 0,47 4,9±0,47 0,38
3 К, мг/кг 105 104 108 102 111,38 16,194 3,5338 7,39 111,38±7,39 -0,19
4 Р3О5, мг/кг 212 320 | 114 127 244 хо 106,71 23,285 48,67 192,10*48,67 -0,01
5 К20, мг/кг 65 120 | 80 55 90 95,95 43,892 9,5781 20,02 95,95±20,02 0,02
6 Нг, мг-экв/1 кг почвы 0,43 1,15 4,42 3,05 2,74 2,88 1,6392 0,3577 0,75 2,88±0,75 -0,37
7 СПО, мг-экв/1 кг почвы 50,4 25,6 ___ 28,8 26,0 33,8 16,868 3,6808 7,6929 33,8±7,6929 0,90
гг* /«
1аблица 7
Зависимость содержания подвижной формы иона кадмия от физико-химической характеристики серой лесной почвы («Пашня», НЕГ1.ЗХ - пахотный горизонт) районов Курской области., мг/кг
Вариант Дмитриевский Рыльский Поныров- Железно-горский р-он Фатеж- Конышев- Хомутов- Среднее арифметическое Стандартное эмпирическое А л/« Ах; = ^аЛ ' 8х
эксперимента р-он р-он ский р-он скнй р-он скии р-он ский р-он отклонение по вы- и = 21 а = 0,95 -1 =20'/ - 2 09
№ п/п борке
Серия 2 9 11 15 16 17 22 X № X Ах х± Ах Гс<и
Фоновые
концентра-
ции подвижной формы 0,0230 0,0220 0,0240 0,0280 0,0330 0,0280 0,0220 0,0257 0,0041 0,0015 0,0038 0,0257±0,0038 -
иона кадмия, мг/кг
1 рН 5,1 5,2 5,1 5,3 5,5 4,8 _ 5,21 0,2478 0,23 0,14
2 Гумус, % 4,2 3,8 4,9 4,2 4,4 4,3 3,8 4,23 0,3773 0,1426 | 0,35 | 4,23^0,35 0,37
3 N. мг/кг 84 109 123 133 118 99 102 109,7 16,449 6,2171 | 15,23 | 109,7±15,23 0,41
4 Р2О5, мг/кг 435 107 205 140 205 225,7 105,49 39,8707 1 97,68 1 225,7±97,68 -0,54
5 КпО. мг/кг 250 55 60 55 290 145 50 129,3 102,28 38,6575 | 94,71 | 129,3±94,71 0,55
6 Нг, мг-экв/1 кг почвы 4,14 3,56 4,05 3,56 3,13 6,25 3,48 4,02 1,0404 0,3932 0,96 4,02*0,96 0,04
7 СПО, мг-зкв/1 кг почвы 18,8 21,6 25,2 20,0 24,4 18,0 22,8 21,54 2,7561 1,0417 2,55 21,54±2,55 0,08
значению суммы поглощенных оснований, а для серой лесной почвы - 0,55, и напрямую зависит от содержания калия в почве. Коэффициент корреляции содержания иона кадмия в зависимости от количества фосфора в почве имеет отрицательное значение (-0,54) и тем самым характеризует обратную связь. Исследуя зависимость содержания иона кадмия в почве от количества вносимого ТМ, мы получили для ионов свинца коэффициент корреляции 0,5, что показывает достаточную взаимосвязь содержания подвижных форм ионов Сс1 в почве от присутствующих количеств РЬ (таблицы 5-7).
Так, чтобы устранить очаговое загрязнение и снизить содержание кадмия в загрязненном гумусовом слое окультуренного чернозема, достаточно внести кобальт содержащие микроудобрения и довести концентрацию кобальта до 7,5 мг/кг, а затем провести реме-диативные работы с привлечением посева злаковых культур. Для успешного регулирования с использованием естественной экологической обстановки целенаправленную корректировку элементного состава сельскохозяйственной продукции до оптимальных значений необходимо и далее изучать тончайшие механизмы и закономерности перераспределения химических элементов в почве сельскохозяйственного использования.
Список использованных источников
1 Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях/ А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас. - М.: Мир, 1989,- С. 44-48.
2 Ревелль П. Среда нашего обитания/ П. Ревелль, Ч. Ре-велль. - М.: Мир, 1994, 1995. Кн. 4: Здоровье и среда, в которой мы живем. - С. 63-65.
3 Муха, В.Д. Научно обоснованная система ведения агропромышленного производства Курской области/ В.Д. Муха, А.П. Щербаков, В.Е. Косарев, и др. - Курск: Изд-во АП Курск, 1991.-523 с.
4 Доклад о состоянии окружающей среды Курской области в 1999 году / Правительство Курской области. Государственный комитет по охране окружающей среды Курской области. - Курск, 2000. - 140 с.
5 Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2006 году / Правительство Курской области. Департамент экологической безопасности и природопользования Курской области. - Курск, 2007. - 195 с.
6 Экологический информационный бюллетень / Курский областной комитет экологии и природных ресурсов. - Курск, 1994. - 59 с.
7 Экология Центрального Черноземья / Муха Д.В., Сти-феев А.И., Герасименко В.П. и др. - Курск: Изд-во КГСХА, 2002.- 191 с.
Информация об авторах
Глебова Илона Вячеславовна, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой кормления сельскохозяйственных животных и кормопроизводства ФГОУ ВПО «Курская ГСХА».
Пигорев Игорь Яковлевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе и инновациям ФГОУ ВПО «Курская ГСХА».
РОЛЬ СВЕКЛОСАХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА В РАЗВИТИИ ОТРАСЛЕЙ АПК М.И Егорова, Л.Н. Пузанова, А.А. Колотовченко, Е.А. Бессонова, А.П. Стифеев
Аннотация. В статье раскрывается проблема образования отходов сахарного производства: свекловичного жома, мелассы, фильтрационного осадка, являющихся ценными вторично сырьевыми ресурсами для различных отраслей агропромышленного комплекса.
Ключевые слова: сахарная свекла, побочная продукция, свекловичный жом, меласса, фильтрационный осадок, вторично сырьевые ресурсы
Свеклосахарный подкомплекс, являясь высокоиндустриальным и энергоёмким производством, занимает важное место в структуре АПК России, вырабатываемая им продукция относится к социально значимой группе продовольственных товаров. Сахар не только используется в ежедневном рационе питания каждого россиянина, являясь ценнейшим продуктом питания, но широко применяется в разных отраслях промышленности. Потребителями сахара в стране являются 142 млн человек и десятки тысяч предприятий, цехов, производящих продукты питания. Отечественный рынок сахара является первым в Европе и шестым в мире (после Индии, Китая, Бразилии, США и Мексики), так потребление сахара в России в последние годы сложилось на уровне 5,2-5,7 млн т в год. В структуре потребления сахара доля промышленной переработки для выработки разнообразных пищевых продуктов составляет по разным оценкам 42-45%, что отличается от развитых стран.
Единственной сельскохозяйственной культурой в России - сырьём для производства сахара, является сахарная свекла - уникальная техническая культура умеренного климата с высоким потенциалом продуктивности. В связи с этим свеклосахарная промышленность по праву может быть отнесена к отраслям, обес-
печивающим получение энергоресурсов и химических веществ из возобновляемого растительного сырья.
Природные ограничения дают возможность возделывать сахарную свеклу лишь в 26 регионах России при существенных различиях уровней урожайности, качества продукции и уровня затрат. Основными зонами свеклосеяния являются области Центрального Черноземья и регионы Северного Кавказа, где сосредоточено 75%) посевных площадей и 76% мощностей перерабатывающих предприятий.
Сахарная свекла относится к числу наиболее высокоурожайных растений, занимая по общему сбору продукции с единицы площади одно из первых мест среди полевых культур; является культурой интенсивного земледелия, требующей для возделывания высокого уровня материально-технических затрат, которые в 3-6 раз выше, чем при выращивании зерновых, причём до 1/3 от общего количества ресурсов необходимо расходовать за год до получения урожая. Непременным условием высокой урожайности сахарной свеклы является возделывание её в севообороте, т.е. при правильной ежегодной смене на каждом поле культур разных биологических типов: злаковых (пшеница, ячмень и др.), бобовых (горох, соя и др.), маревых (свекла), сложноцветных (подсолнечник) и т.д.
Но хозяйственное значение сахарной свеклы не исчерпывается только её ролью как сырья для производства сахара. Сахарная свекла имеет большое агротехническое значение, повышая продуктивность севооборота в целом и являясь ценным предшественником для многих сельскохозяйственных растений. В частности, высокие урожаи дают яровые зерновые, идущие в севообороте непосредственно после сахарной свеклы, зернобобовые. Расширение посевов свеклы способствует улучшению экономических показателей растениевод ст-
