ROLE OF FERTILIZER AND LIME IN POLLUTION SOD-PODZOLIC SOILS BY HEAVY METALS

Research article
Issue: № 8 (27), 2014
Published:
2014/09/08
PDF

Abstract

The article considers the influence of liming and long-term use of mineral fertilizers on the content of heavy metals (Pb, Cu, Zn, Cd, Ni) in the sod-podzolic soil Westurals.

Митрофанова Е.М.

Ведущий научный сотрудник, доктор сельскохозяйственных наук, Пермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

РОЛЬ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ИЗВЕСТИ В ЗАГРЯЗНЕНИИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Аннотация

В статье рассмотрено влияние известкования и длительного применения минеральных удобрений на содержание тяжелых металлов (Pb, Cu, Zn, Cd, Ni) в дерново-подзолистой почве Предуралья.

Ключевые слова: известкование, минеральные удобрения, тяжелые металлы.

Mitrofanova E.M.

Leading research scientist, Ph.D, Perm Agricultural Scientific Research Institute

ROLE OF FERTILIZER AND LIME IN POLLUTION SOD-PODZOLIC SOILS BY HEAVY METALS

Abstract

The article considers the influence of liming and long-term use of mineral fertilizers on the content of heavy metals (Pb, Cu, Zn, Cd, Ni) in the sod-podzolic soil Westurals.

Keywords: lime, fertilizers, heavy metals.

Исследованиями научных учреждений установлено, что длительное применение минеральных удобрений, помимо улучшения питательного режима растений, ухудшает состояние почвенного поглощающего комплекса и приводит к загрязнению почв тяжелыми металлами (ТМ) [1, 2]. Однако такие опасения не всегда оправданы. Результаты многолетних полевых опытов Ленинградского НИИСХ [3, 4] показывают, что доля сельскохозяйственного производства в общем загрязнении почв тяжелыми металлами невелика (1 - 2 %). Азотные и калийные удобрения практически не загрязняют почвы ТМ, длительное применение фосфорных удобрений способствует некоторому повышению содержания отдельных ТМ, оставаясь значительно ниже существующих ПДК.

Тем или иным путем поступив в природную среду, ТМ аккумулируются в верхних горизонтах почв и включаются в биогеохимические процессы [2].

Известкование кислых почв - довольно эффективный прием, позволяющий бороться с фитотоксичностью ТМ, значительно уменьшая их подвижность в почве [2, 5, 11, 12].

В длительном полевом опыте Пермского НИИСХ на дерново-подзолистой почве в конце IV - ой ротации севооборота (через 28 лет после внесения извести и систематического применения минеральных удобрений) мы провели определение следующих элементов: Pb, Cu, Zn, Cd, Ni. Исследования вели в вариантах без извести, СаСО3 по 0,5 Нг, СаСО3 по 1,0 Нг на фонах без удобрений, NPK и 2NPK. За годы исследований на фоне NPK внесено N - 620, Р2О5 - 950, К2О - 1025 кг/га, насыщенность составила 22, 34, 37 кг/га в год соответственно. Использовали известняковую муку, мочевину (или аммиачную селитру), двойной гранулированный суперфосфат и хлористый калий.

Как правило, больший практический смысл имеет определение подвижной формы ТМ, которая в основном и формирует поток токсичных ионов из почвы в растение. В связи с этим мы ограничились определением подвижной формы (атомно-абсорбционным методом в вытяжке ацетатно-аммиачного буфера (рН 4,8) и, как ближний резерв для подвижной формы, определили содержание кислоторастворимых форм фотометрическим методом.

Результаты исследований показали, что содержание кислоторастворимых и подвижных форм ТМ в исследуемой почве значительно ниже существующих ПДК (ОДК) (таблица).

 

Таблица 1 - Влияние извести и минеральных удобрений на содержание тяжелых металлов в почве в конце IV-ой ротации севооборота, мг/кг, 0 -20 см

Варианты опыта Подвижные формы Кислоторастворимые  формы
Pb Cu Zn Cd Pb Cu Ni
ОДК (ПДК) 23,0 3,0 6,0 1,0 65 66 36
0 0,50 0,13 0,96 0,07 3,95 1,60 14,52
CaСО30,5Нг 0,69 0,10 0,61 0,05 6,18 2,00 17,90
CaСО31,0Нг 0,55 0,10 0,78 0,05 5,77 1,82 17,40
NPK 0,23 0,13 0,46 0,04 14,12 1,77 27,63
NPK+CaСО30,5Нг 0,48 0,09 0,48 0,05 13,69 1,82 22,20
NPK+CaСО31,0Нг 0,12 0,11 0,91 0,06 10,35 1,61 20,23
2NPK 0,26 0,13 0,50 0,07 17,65 1,92 29,20
2NPK+CaСО30,5Нг 0,36 0,09 0,62 0,05 15,60 2,21 26,07
2NPK+CaСО31,0Нг 0,27 0,12 0,48 0,06 11,24 1,63 23,23
НСР01част.ср. НСР01 гл.эфф. А НСР01 гл.эфф. В 0,19 0,11 0,11 0,03 Fф<Fт 0,02 0,16 0,09 0,09 0,01 Fф<Fт 0,01 0,75 0,43 0,43 0,60 0,34 0,34 1,66 0,96 0,96
 

В вариантах с внесением извести отмечено снижение содержания подвижной меди (см. табл.). Возможно, изменение реакции почвенной среды приводит к закреплению меди в верхнем слое почвы.

Содержание подвижных форм Zn, Pb и Cd в почве под влиянием минеральных удобрений и извести в большинстве вариантов не повысилось (см. табл.).

Следует отметить, что систематическое применение минеральных удобрений в течение 4-х ротаций севооборота привело к существенному увеличению в почве кислоторастворимых форм свинца – с 3,95 на фоне без удобрений до 17,65 мг/кг на фоне 2 NPK. Известкование дозой 1,0 Нг существенно снизило содержание этого элемента в почве. Аналогичные закономерности выявлены по изменению содержания никеля в почве (см. табл.). Колебания в содержании в почве кислоторастворимой меди не зависели от изучаемых факторов (известкование и минеральные удобрения).

Таким образом, применение минеральных удобрений (при насыщенности N -22 - 44, P-34 - 68, K- 37 - 74 кг/га в год) в течение 4-х ротаций полевого 7-польного севооборота в условиях дерново-подзолистой почвы не приводит к повышению подвижных и кислоторастворимых форм Cu, Zn, Pb, Cd, Ni выше предельно допустимых концентраций. Известкование способствует снижению содержания подвижной меди в почве и сдерживает накопление кислоторастворимых форм свинца и никеля, вызванных систематическим внесением минеральных удобрений.

Литература

  1. Гомонова, Н.Ф. Влияние длительного применения агрохимических средств на дерново-подзолистых почвах на трансформацию тяжелых металлов в системе почва-растение / Н.Ф. Гомонова // Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах: Материалы науч.- практ.конфер.21-24дек.1992г. - М, 1994. - С. 180-186.
  2. Черных, Н.А. Приемы снижения фитотоксичности тяжелых металлов / Н.А. Черных, М.М. Овчаренко, Л.Л. Поповичева, И.Н. Черных // Агрохимия. - 1995. - № 9. - С. 101-107.
  3. Небольсин, А.Н. Теоретические основы известкования почв / А.Н. Небольсин, З.П. Небольсина. - СПб: ЛНИИСХ, 2005.-252с.
  4. Яковлева, Л.В. Экологические аспекты известкования дерново-подзолистых почв Северо-Запада России / Л.В. Яковлева: Автореф. дис. ...докт. с.- х. наук. - СПб-Пушкин, 2009. - 45с.
  5. Карпухин, А.И. Влияние применения удобрений на содержание тяжелых металлов в почвах длительных полевых опытов / А.И. Карпухин, Н.Н. Бушуев // Агрохимия. - 2007. - №5. - С. 76-84.
  6. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. Л.: ВО «Агропромиздат», Ленинградское отд-ние, 1987. - 142с.
  7. Гомонова, Н.Ф. Результаты длительного применения различных видов и сочетаний удобрений на дерново-подзолистых почвах / Н.Ф. Гомонова, И.Н. Скворцова, Г.М. Зенова // Почвоведение. – 2007. - № 4. - С. 498 - 504.