Vestnik of Kazan State Agrarian UniversityVestnik of Kazan State Agrarian UniversityВестник Казанского государственного аграрного университета2073-04623345010.12737/article_5db961e997b831.34073353Сельскохозяйственные наукиСельскохозяйственные наукиCHEMICAL COMPOSITION OF SOD-STRONGLY-PODZOLIC LIGHT-LOAMY SOIL DURING LONG-TERM AGRICULTURAL USEХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДЕРНОВО-СИЛЬНОПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИФатыховИльдус ШамилевичFatykhovIldus Shamilevichnir210@mail.ru
Ижевская государственная сельскохозяйственная академияIzhevsk State Agricultural Academy1438286https://naukaru.ru/en/nauka/article/33450/view
Масс-спектральным методом с индуктивно связанной плазмой (MS) и атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой (AES) в АСИЦ ВНИИМС имени Н.М. Федоровского определено 53 химических элементов и 8 оксидов в дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почве. Почвенные образцы были взяты из горизонтов А1 (залежь) и Ап (пашня) при длительном сельскохозяйственном использовании в СХПК им. Мичурина Вавожского района Удмуртской Республики. Относительно горизонта А1 (залежь), в пахотном слое отмечено более высокое содержание цинка, кадмия и свинца – элементов 1 класса токсичности, меди – элемента 2 класса токсичности, бария, стронция и вольфрама – элементов 3 класса токсичности. В соответствии с требованиями гигиенического норматива ГН 2.1.7.2041-06 только содержание мышьяка превысило ПДК. Среди оксидов в пахотном слое Ап отмечено повышенное содержание оксидов магния и железа, по сравнению с их концентрацией в горизонте А1 (залежь). В ходе проведенного исследования установлено, что изучаемая дерново-сильноподзолистая легкосуглинистая почва при длительном сельскохозяйственном использовании характеризуется увеличением содержания в пахотном слое цинка на 16,8, свинца – на 0,4, кадмия – на 0,11 мкг/г, бария - на 33,1, стронция на 3,1 и вольфрама - на 0,11 мкг/г относительно их концентрации в горизонте А1 (залежь). По содержанию в пахотном слое тяжелых металлов дерново-сильноподзолистую легкосуглинистую почву СХПК им. Мичурина Вавожского района Удмуртской Республики можно классифицировать как почву с низким уровнем загрязнения. По суммарному показателю загрязнения почва соответствует категории допустимого уровня загрязнения.
Mass spectral method with inductively coupled plasma (MS) and atomic emission method with inductively coupled plasma (AES) at ASIC VNIIMS named after N.M. Fedorovskiy 53 chemical elements and 8 oxides in sod-strongly-podzolic light loamy soil were determined. Soil samples were taken from horizons А1 (deposit) and Ап (arable land) during long-term agricultural use in SKhPK named after Michurin of Vavozhskiy district of the Udmurt Republic. Relative to horizon А1 (deposit), in the plow layer there is a higher content of zinc, cadmium and lead - elements of the toxicity class 1, copper - element of the toxicity class 2, barium, strontium and tungsten - elements of the toxicity class 3. In accordance with the requirements of the hygienic standard GN 2.1.7.2041-06, only the arsenic content exceeded maximum permissible concentration. Among the oxides in the arable layer Ап, an increased content of magnesium and iron oxides was noted, compared with their concentration in the А1 horizon (deposit). In the course of the study, it was found that the studied sod-strongly podzolic light loamy soil with long-term agricultural use is characterized by an increase in the content of zinc in the arable layer by 16.8, lead by 0.4, cadmium by 0.11 μg/g, barium by 33.1, strontium by 3.1 and tungsten by 0.11 μg/g relative to their concentration in the А1 horizon (deposit). According to the content in the arable layer of heavy metals sod-strongly podzolic light loamy soil SKhPK named after Michurin of Vavozhskiy district of the Udmurt Republic can be classified as soil with a low level of pollution. According to the total pollution indicator, the soil corresponds to the category of permissible pollution level.
Состояние земель сельскохозяйственного назначения в условиях возвращающей антропогенной нагрузки на педосферу, особенно по содержанию тяжелых металлов, заслуживает особого внимания. При проведении наблюдений за уровнем загрязнения почв тяжёлыми металлами, фтором, нефтью и нефтепродуктами, сульфатами, нитратами, бенз(а)пиреном в 2006–2015 гг. Росгидрометом было установлено , что основным источником загрязнения пахотных почв тяжёлыми металлами до (50%) являются фосфорные удобрения. [1]. Так, по данным J. Саго [2], в простом суперфосфате содержатся: кадмий (50-170 мг/кг), хром (66-243 мг/кг), кобальт (до 90 мг/кг), медь (4-79 мг/кг), свинец (7-92 мг/кг ), никель (7-32 мг/кг ), ванадий (70-180 мг/кг) и цинк (50-1430 мг/кг). Повышенный уровень свинца в почве может снизить её продуктивность, а очень низкая концентрация может ингибировать некоторые жизненно важные процессы, такие как фотосинтез, митоз и водопоглощение [3].Поглощение тяжёлых металлов растениями и последующее накопление в пищевой цепи представляет собой потенциальную угрозу для здоровья животных и человека. Поглощение и накопление тяжёлых металлов в тканях растений зависит от многих факторов: от вида растений, температуры, влажности, органического вещества, PH, питательных веществ и т. д. [4].И. Ш. Фатыхов [5] и Н. А. Бусоргина с соавторами [6, 7] установили, что в пахотном слое дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почвы при длительном применении минеральных удобрений возросло содержание тяжелых металлов, но их концентрация, за исключением мышьяка, не превысила уровень ПДК [8]. В пахотном слое почвы возросло содержание ванадия на 8,5, хрома – на 17,0, кобальта – на 5,4, никеля – на 10,2, меди – на 7,0, цинка – на 27,8, мышьяка – на 1,27 мкг/г. Содержание мышьяка 4,67 мкг/г в варианте с длительным применением удобрений превышало требования гигиенического норматива ГН 2.1.7.2041-06 [8].Цель исследований – определить химический состав горизонтов А1 (залежь) и Ап (пашня) дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почвы при длительном сельскохозяйственном использовании в СХПК им. Мичурина Вавожского района Удмуртской Республики. Задачи исследований:1. Изучить химический состав дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой суглинистой почвы горизонтов А1 (залежь) и Ап (пашня) при длительном сельскохозяйственном использовании.2. Выявить различия по химическому составу горизонтов А1 и Ап дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почвы.3. В соответствии с классом токсичности химических элементов установить соответствие их содержания в горизонте Ап (пашня) гигиеническим (экологическим) нормативам.Условия, материалы и методы исследования. Объект исследований – горизонты А1 (залежь) и Ап (пашня) дерново-сильноподзолистой легкосуглинистой почвы в СХПК им. Мичурина Вавожского района Удмуртской Республики. Химический состав по 53 элементам и 8 оксидам был определен в горизонтах А1 (залежь) и Ап (пашня). Почвенные образцы отбирались в соответствии с существующими методическими рекомендациями [9]. Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы: гумус – 4,6%, pHKCl – 5,7; P2O5 – 250; K2O – 170 мг/кг почвы [10]. Содержание химических элементов в почвенных образцах определено в аналитическом сертификационном испытательном центре (АСИЦ) Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья имени Н.М. Федоровского (ВИМС) масс-спектральным методом с индуктивно-связанной плазмой (MS) и атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой (AES).
Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2015 году». - М.: Минприроды России; НИА-Природа. - 2016. - 639 с.Gosudarstvennyy doklad “O sostoyanii i ob okhrane okruzhayuschey sredy Rossiyskoy Federatsii v 2015 godu”. (State report “On the State and Environmental Protection of the Russian Federation in 2015”). - M.: Minprirody Rossii; NIA-Priroda. - 2016. - P. 639.Caro J.H. Characterization of Superphosphat: its History Chemistry and Manufacture // U.S. Dept. Agr. And TVA. - Washington, D. S., 1964.Caro J.H. Characterization of Superphosphat: its History Chemistry and Manufacture // U.S. Dept. Agr. And TVA. - Washington, D. S., 1964.Dixit R., Malaviya D., Pandiyan K., Singh U. B., Sahu A., Shukla R., Singh B. P., Rai J. P., Sharma P. K., Lade H. Bioremediation of heavy metals from soil and aquatic environment: An overview of principles and criteria of fundamental processes. Sustainability. 2015;7:2189-2212. doi: 10.3390/su7022189.Dixit R., Malaviya D., Pandiyan K., Singh U. B., Sahu A., Shukla R., Singh B. P., Rai J. P., Sharma P. K., Lade H. Bioremediation of heavy metals from soil and aquatic environment: An overview of principles and criteria of fundamental processes. Sustainability. 2015;7:2189-2212. doi: 10.3390/su7022189.Gaur N., Flora G., Yadav M., Tiwari A. A review with recent advancements on bioremediation-based abolition of heavy metals. Environ. Sci. Process. Impacts. 2014;16:180-193. doi: 10.1039/C3EM00491K.Gaur N., Flora G., Yadav M., Tiwari A. A review with recent advancements on bioremediation-based abolition of heavy metals. Environ. Sci. Process. Impacts. 2014;16:180-193. doi: 10.1039/C3EM00491K.Фатыхов И.Ш. Элементный состав пахотного слоя дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почвы / И.Ш. Фатыхов, Е.В. Корепанова, В.Н. Гореева, М.П. Маслова // Эволюция и деградация почвенного покрова: Сборник научных статей по материалам ΙΥ Международной конференции // Ставрополь, - Изд. «АГРУС», - 2015. - С. 124-128.Fatykhov I.Sh. Elementnyy sostav pakhotnogo sloya dernovo-srednepodzolistoy srednesuglinistoy pochvy. // Evolyutsiya i degradatsiya pochvennogo pokrova: Sbornik nauchnykh statey po materialam IV Mezhdunarodnoy konferentsii. (The elemental composition of the arable layer of sod-medium podzolic medium loamy soil. / I.Sh. Fatykhov, E.V. Korepanova, V.N. Goreeva, M.P. Maslova // Evolution and degradation of soil cover: Collection of scientific articles based on proceedings of ΙV International Conference). // Izd. “AGRUS”, Stavropol, 2015. - P. 124-128.Бусоргина Н.А. Химический состав пахотного слоя дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почвы при длительном применении удобрений /Н.А. Бусоргина, Г.П. Дзюин, Г.П. Дзюин, И.Ш. Фатыхов// Вестник Казанского ГАУ. - 2014. - №4(34). - С. 107-110.Busorgina N.A. The chemical composition of the arable layer of sod-medium podzolic medium loamy soil with prolonged use of fertilizers. [Khimicheskiy sostav pakhotnogo sloya dernovo-srednepodzolistoy srednesuglinistoy pochvy pri dlitelnom primenenii udobreniy]. / N.A. Busorgina, G.P. Dzyuin, G.P. Dzyuin, I.Sh. Fatykhov// Vestnik Kazanskogo GAU. - The Herald of Kazan State Agrarian University, 2014. - №4(34). - P. 107-110.Бусоргина Н.А. Влияние длительного применения минеральных удобрений на химический состав пахотного слоя дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почвы / Н.А. Бусоргина, И.Ш. Фатыхов, О.А. Страдина, Г.П. Дзюин, Г.П. Дзюин // Почва - национальное богатство. Пути повышения ее плодородия и улучшения экологического состояния. Материалы Всерос. научн.-практ. конф. - Ижевск, Изд. «Союз оригинал, - 2015. - С. 49-53.Busorgina N.A. Vliyanie dlitelnogo primeneniya mineralnykh udobreniy na khimicheskiy sostav pakhotnogo sloya dernovo-srednepodzolistoy srednesuglinistoy pochvy. // V sbornike: Pochva - natsionalnoe bogatstvo. Puti povysheniya ee plodorodiya i uluchsheniya ekologicheskogo sostoyaniya. Materialy Vseros. nauchn.-prakt. konf. (The effect of prolonged use of mineral fertilizers on the chemical composition of the arable layer of sod-medium podzolic medium loamy soil. / N.A. Busorgina, I.Sh. Fatykhov, O.A. Stradina, G.P. Dzyun, G.P. Dzyuin // In the collection: Soil - national wealth. Ways to increase its fertility and improve the ecological state. Proceedings of All-Russian scientific and practical conference). // Izd. “Soyuz original, Izhevsk, 2015. - P. 49-53.Предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06: [утверждены Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 19 января 2006 г.] [Электронный ресурс]: Электрон. дан. - М.: Консультант Плюс, 2008.Predelno dopustimye kontsentratsii (PDK) veschestv v pochve. Gigienicheskie normativy GN 2.1.7.2041-06: [utverzhdeny Federalnoy sluzhboy po nadzoru v sfere zaschity prav potrebiteley i blagopoluchiya cheloveka 19 yanvarya 2006 g.] Maximum allowable concentration of substances in the soil. Hygienic standards GN 2.1.7.2041-06: [approved by the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being January 19, 2006]. - M.: Konsultant Plyus, 2008.Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - М.: ЦИНАО, 1992. - 61 с.Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu tyazhelykh metallov v pochvakh selkhozugodiy i produktsii rastenievodstva. [Guidelines for the determination of heavy metals in farmland soils and crop products]. - M.: TsINAO, 1992. - P. 61.Фатыхов, И. Ш. Реакция ячменя Раушан на абиотические условия химическим составом зерна / И. Ш. Фатыхов, Б.Б. Борисов, Е. В. Корепанова, Т.Н. Рябова // Вестник Казанского государственного университета. - 2012. -Т. 7. - № 3 (25). - С. 147-150.Fatykhov I. Sh. The reaction of Raushan barley to abiotic conditions with the chemical composition of the grain. [Reaktsiya yachmenya Raushan na abioticheskie usloviya khimicheskim sostavom zerna]. / I. Sh. Fatykhov, B.B. Borisov, E.V. Korepanova, T.N. Ryabova // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo universiteta. - The Herald of Kazan State University. 2012. -Vol. 7. - № 3 (25). - P. 147-150.Толкач Г. В., Позняк С. С. Содержание химических элементов в почвах на территории фермерских (крестьянских) хозяйств Брестского района. - Экологический вестник, 2015. - № 3 (33). - С. 79-88.Tolkach G. V. Content of chemical elements in soils on the territory of peasant farms of Brest region. [Soderzhanie khimicheskikh elementov v pochvakh na territorii fermerskikh (krestyanskikh) khozyaystv Brestskogo rayona]. Ekologicheskiy vestnik. - Ecological Herald. 2015. - № 3 (33). - P. 79-88.СанПиН 2.1.7.1287-03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы (ред. от 25.04.2007) [Электронный ресурс]: Электрон. дан. - М.: Консультант Плюс, 2018.SanPiN 2.1.7.1287-03. Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k kachestvu pochvy (red. ot 25.04.2007). (SanPiN 2.1.7.1287-03. Sanitary and epidemiological requirements for soil quality (as amended on April 25, 2007): Electron. Dan - M.: Konsultant Plyus, 2018.