научная статья по теме ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ МЫШЬЯКА В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ МЫШЬЯКА В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ»

АГРОХИМИЯ, 2012, № 9, с. 84-96

Экотоксикология

УДК 631.85:631.453:546.19

ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ МЫШЬЯКА

В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ

© 2012 г. В.Г. Игнатов, Н.К. Сидоренкова, Ю.А. Потатуева

Долгопрудная агрохимическая опытная станция им. академика Д.Н. Прянишникова 127204 Москва, Дмитровское шоссе, 167, Россия Е-та11: daosoao@rambler.ru

Поступила в редакцию 20.12.2011 г.

В длительных полевых опытах на Долгопрудной агрохимической опытной станции им. академика Д.Н. Прянишникова показано положительное влияние фосфорных удобрений из разного сырья и фосфоритной муки различных месторождений на продуктивность культур севооборота и агрохимические показатели дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы. Дана оценка влияния фосфорных удобрений на содержание в почвах и растениях мышьяка. Установлено увеличение содержания в почве подвижных форм (экстрагируемых 1 н. НС1) мышьяка при внесении фосфорных удобрений из сырья с повышенной концентрацией этого элемента (аммофос (АФф) из фосфорита Каратау - 37 мг Аб/кг). Во всех вариантах опыта содержание мышьяка в почве не превышало ПДК. При этом накопления мышьяка растениями не выявлено.

Ключевые слова: длительное применение удобрений, различные формы фосфорных удобрений, мышьяк, почвы, растения.

ВВЕДЕНИЕ

Многочисленные исследования по сравнительной эффективности удобрений показывают, что для создания оптимального режима минерального питания растений при выращивании их на дерново-подзолистых почвах, которые характеризуются низким естественным плодородием, кислой реакцией среды и пониженным содержанием подвижных форм фосфора, важное практическое значение имеет применение разных форм фосфорных удобрений [1-3]. На более обеспеченных усвояемыми формами фосфора почвах для повышения использования растениями подвижного фосфора эффективен прием запасного внесения удобрений из расчета на 3-4 года и более [4-6]. В условиях сокращения поставки промышленных удобрений экономически выгодно использование дешевых фосфорных удобрений - фосфоритной муки различных месторождений. Практика применения фосфоритной муки в хозяйствах Нечерноземной зоны на кислых почвах и данные опытов Географической сети с удобрениями свидетельствуют о том, что она, наряду с разными формами фосфорных удобрений, является надежным источником фосфора для растений [7-10].

При изучении влияния действия фосфорных удобрений на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур все больший интерес представляет экологическая сторона длительного применения удобрений [11]. Обусловлено это тем, что наряду с фосфором возможно поступление в составе данного удобрения в зависимости от исходного сырья и технологии его переработки разного количества примесей тяжелых металлов (ТМ) и потенциально токсических элементов (ТЭ) [12-14].

Исследования, проводимые в длительных полевых опытах, позволяют прогнозировать результаты экзогенного воздействия на почву, а также точно оценить экологическую обстановку и условия возделывания сельскохозяйственных культур. Наиболее значимо, по мнению ученых [15-17], присутствие в фосфорных удобрениях примесей кадмия (Сё), свинца (РЬ), мышьяка (Аб), стронция (Бг) и фтора (Б). При поступлении с удобрениями в почву эти примеси накапливаются в ней, а в случае высоких концентраций оказывают неблагоприятное влияние на величину урожая и качество растительной продукции. Почти нет данных о влиянии разных форм фосфорных удобрений при длительном их действии на режим питания растений и содержание в них Аб [18, 19].

При этом рядом ученых изучены процессы сорбции и десорбции соединений мышьяка почвами и почвообразующими породами [20-22]. Во многих работах представлены особенности поведения этого элемента в почвах под воздействием естественных и антропогенных факторов [23-26]. Большинство литературных данных о негативном воздействии даже невысоких концентраций мышьяка на объекты биосферы посвящено техногенным источникам.

Исследований о возможном накоплении мышьяка в растениях при длительном систематическом внесении минеральных удобрений, прежде всего фосфорных, значительно меньше. Необходимость изучения этих процессов, обусловленных применением различных форм фосфорных удобрений, приготовленных как из апатитов, так и из фосфоритов по различным технологическим схемам возрастает в условиях проведения длительных полевых опытов.

Мышьяк (Аб) согласно градациям, утвержденным Минздравом РФ и международной классификации, относится к элементам I класса опасности [27- 29]. В повышенных концентрациях он оказывает токсичное действие на почву, растения, организм человека и животных [30-33].

Негативное влияние Аб на человека и животных проявляется в общей интоксикации организма, нарушениях функций желудка, периферических невритах.

Отравления животных возможны при загрязнении кормов в зоне рудных месторождений, их разработок и промышленных выбросов. Избыточное количество Аб в почве оказывает негативное влияние на активность микрофлоры.

В загрязненных почвах количество элемента может достигать 0.8%. Отрицательное действие Аб в большей степени проявляется на легких песчаных и карбонатных почвах с низким содержанием оксидов и гидроксидов Бе и А1 [34].

Санитарно-гигиенические показатели Аб следующие: ЬД50 - 19 мг/кг; биологически активная доза - 0.08 мг/кг; ПДК в пищевых продуктах -0.2-0.3 мг/кг, МДУ в кормах - 0.5-1.0 мг/кг; нормативы ОДК в различных группах почв - 2 мг/кг в песчаных и супесчаных; 5 мг/кг - в суглинистых и глинистых при рН < 5.5; 10 мг/кг - в суглинистых и глинистых при рН > 5.5 [35-38]. ФАО/ВОЗ установила допустимую суточную дозу (ДСД) для Аб 0.05 мг/кг массы тела, что составляет для взрослого человека около 3 мг Аб/кг.

Аб является активным водным мигрантом, поэтому, выщелачиваясь из горных пород в процес-

се гипергенезиса или поступая из других источников, он широко распространяется в объектах биосферы (почве, растениях, воде, в тканях живых организмов) [39].

Среднее содержание Аб в земной коре (кларк) равно 1.7 мг/кг. Среднее содержание Аб в незагрязненных почвах разных стран находится в диапазоне от 1 до 40 мг/кг и составляет 3.6 мг/кг по Виноградову [40, 41] и 8.7 мг/кг по данным Кабата-Пендиас [42]. В зависимости от гранулометрического состава дерново-подзолистых почв В.Б. Ильиным определены две средние величины содержания Аб, мг/кг: 3.2 - для легких и 18.7 -для тяжелых почв [43].

Основным источником поступления Аб в организм человека является растительная пища. Содержание Аб в растениях на незагрязненных почвах изменяется в широких пределах: от 0.03 до 4.2 мг/кг сухой массы. Токсичное действие Аб на растения наблюдается при содержании в тканях элемента 5-20 мг/кг сухой массы. Основной симптом интоксикации растений - снижение урожаев в связи с тем, что Аб является ингибитором обмена веществ [34]. Однако показатель безопасности растительной пищи для человека и корма для животных определяется не только физико-химическими свойствами самой почвы, в том числе естественным содержанием в ней Аб, но и величиной дополнительного поступления в почву этого элемента.

Наряду с природными источниками Аб существуют и антропогенные, которые также необходимо учитывать. Возможно выщелачивание Аб в почву из городских отходов и переход его в грунтовые воды, особенно если последние имеют щелочную реакцию. В сельской местности большое количество Аб может поступать в почву при внесении в качестве нетрадиционных удобрений осадков сточных вод, пиритных огарков, а также других побочных продуктов промышленности, содержащих примеси Аб [34]. Некоторое количество Аб может поступать в почву и с известковыми материалами [44].

Источником Аб могут быть и промышленные формы минеральных удобрений, в основном фосфорные, производство которых предусматривает возможность использования не только отечественного, но и зарубежного сырья, содержащего в качестве примеси большие количества этого элемента [45]. Например, аммофос (АФап) из хибинского апатитового концентрата содержит 1.0-мг Аб/кг, аммофос (АФф) из фосфорита Каратау - 37 мг Аб/кг. Различаются в 2-3 раза по содержанию примеси Аб и образцы фосфоритной муки различных месторождений.

Цель работы - установить в полевых опытах, проводимых на Долгопрудной агрохимической опытной станции имени академика Д.Н. Прянишникова, влияние длительного применения фосфорных удобрений из разного сырья и фосфоритной муки различных месторождений на содержание подвижных форм Аб в почве и накопление его растениями.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В двух полевых опытах, заложенных на дерново-подзолистой тяжело-суглинистой почве ОАО "ДАОС", проводили эколого-агрохимические исследования аккумуляции Аб в почве и растениях при длительном применении фосфорных удобрений, приготовленных из разного сырья (опыт 1 - 7-й севооборот, поля 71 и 72) и при внесении фосфоритной муки различных месторождений (опыт 2 - 15-й севооборот, поля 151 и 152).

Образцы почвы отбирали перед закладкой опытов и в конце каждой ротации севооборота, образцы растений - в фазе биологической спелости во время уборки урожая.

В почве основные агрохимические показатели определяли в двукратной повторности: рН - по-тенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85); обменную кислотность - по Соколову (ГОСТ 26483-85); содержание подвижных форм фосфора - по Кирсанову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207-91); содержание обменного калия -по Масловой (ГОСТ 26212-91); содержание гумуса - по Тюрину с колориметрическим окончанием (ГОСТ 27784-88) [46, 47].

В аналитических исследованиях по определению содержания подвижных форм Аб в почве, переходящих в вытяжку 1 н. НС1, использовали колориметрический метод [48]. Природные механизмы образования подвижных соединений этого элемента имеют схожие черты с фосфором. Кислотная вытяжка экстрагирует все доступные растениям формы Аб. Относительные допустимые расхождения результатов повторных определений кислоторастворимых соединений мышьяка в почвах колориметрическим методом - 15%.

Содержание Аб в растениях определяли электротермическим атомно-абсорбционным методом на приборе

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком