О разработке и апробации методики описания изменения форм и биодоступности меди и цинка при длительном применении удобрений

Размещено на http://www.allbest.ru/

О разработке и апробации методики описания изменения форм и биодоступности меди и цинка при длительном применении удобрений

Кузина Наталья Владимировна кандидат филологических наук доцент, фармацевт, ведущий научный сотрудник ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России 125445, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Смольная, 40, оф. 401

Kuzina Natalia Vladimirovna PhD in Philology Docent, Pharmacologist, Leading Scientific Associate, Russian Medical Postgraduate Academy 125445, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Smol'naya, 40, of. 401 

Кузина Лидия Борисовна выпускница магистратуры, кафедра агрохимии и биохимии растений, ФГБОУ ВО Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова 127422, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Тимирязевская, 34/1, оф. 76

Kuzina Lidiya Borisovna External doctoral candidate, the department of Agrochemistry and Biochemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University 127422, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Timiryazevskaya, 34/1, of. 76 

Забугина Татьяна Митрофановна кандидат сельскохозяйственных наук старший научный сотрудник, отдел длительных полевых опытов ФГБНУ ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а, оф. 417

Zabugina Tatyana Mitrofanovna PhD in Agriculture senior researcher of the Department of Long-Term Field Experiments at D. N. Pryanishnikov Russian National Research Institute of Agrochemistry 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31 a, of. 417 

Коваленко Анатолий Александрович кандидат сельскохозяйственных наук ведущий научный сотрудник, отдел длительных полевых опытов ФГБНУ ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 417

Kovalenko Anatoliy Aleksandrovich PhD in Agriculture leading researcher of the Department of Long-Term Field Experiments at D. N. Pryanishnikov Russian National Research Institute of Agrochemistry 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 417 

Тованчев Илья Владимирович заведующий лабораторией, аспирант, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 301

Tovanchev Ilya Vladimirovich head of the laboratory, post-graduate student at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 301 

Бушина Лидия Михайловна заведующий лабораторией, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 207

Bushina Lidiya Mikhailovna head of the laboratory at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 207 

Лапушкина Анастасия Андреевна главный агрохимик, аспирант, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 226

Lapushkina Anastasiya Andreevna chief agrochemist at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 226 

Вигилянская Александра Олеговна ведущий агрохимик, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 226

Vigilyanskaya Aleksandra Olegovna leading agrochemist at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 226 

Орлова Наталья Леонидовна ведущий агрохимик, ФГБУ Химцентр "Московский" 127550, Россия, Московская область, г. Москва, ул. Прянишникова, 31а, оф. 226 Orlova Natalya Leonidovna leading agrochemist at Center for Chemical Research 'Moskovsky' (Federal State Institution) 127550, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, ul. Pryanishnikova, 31a, of. 226 



Аннотация

Интерпретируются результаты анализа почв длительного полевого опыта ВНИИА - стационар Шебанцево № 5 (последействие и модифицированный) на агрохимсвойства и микроэлементы (1992, 2004, 2011, 2014, 2016, 2017 гг.). Анализ растительных образцов производился на качество продукции и наличие Zn, Cu (выборка 2013, 2016, 2017 гг).Сроки отбора почвенных проб: последействие удобрений (1992, 2004), исходные (2011) при закладке СШ 5 М и образцы почвы, отобранные в течение опыта СШ 5 М (2014, 2016, 2017 гг.). В почве определены: 1) валовая форма Cu и Zn; 2) вытяжки с 1н HNO3 форм Cu и Zn; 3) вытяжки с ААБ, рН 4, 8 Cu и Zn (обменная); 4) вытяжки с 1% ЭДТА + ААБ, рН 4, 8. Рассчитаны: специфически-сорбированной формы Cu и Zn, комплексные формы Cu и Zn. В почве определены основные агрохимпоказатели. Анализ растительных проб - крахмал, белок (протеин), зольность, клетчатка, дисахариды, жир, влажность, содержание Zn и Сu и др. Лабораторные исследования проводились на базе ФБГУ Химцентр «Московский», Испытательного центра ФГБОУ ВО МСХА им. К.А. Тимирязева. Использованы программа Exсel пакета Microsoft Office 365 и пакет STATISTICA 13.3. Подход Т.М.Минкиной расширен на основе сопряженных данных по накоплению Zn, Cu растениями, учета урожайности и качества продукции на почвах с разным содержанием Cu и Zn. Показан постепенный переход форм Cu, Zn в подвижные, из них - в комплексные, доступные растениям.

Ключевые слова: последействие удобрений, тяжелые металлы, микроэлементы, качество растительной продукции, биодоступность, непрочносвязанные формы меди, вынос металлов растениями, непрочносвязанные формы цинка, длительный полевой опыт, агрохимические свойства почвы



Abstract

почва плодородие загрязнение антропогенный

Soil changes are long-lasting and multifactorial processes proceeding in a non-uniform manner and can be detected only with prolonged observation. Against the background of the tasks of describing the natural changes in soils, the more private, increasingly important, problem is the problem of biotransformation of Cu, Zn, introduced into the soil under the influence of anthropogenic factors, such as man-made pollution or cultivation of soil by a person in order to increase its fertility. Since the processes of transformation of heavy metals are long, for their observation under the influence of cultivation of soils and the long introduction of different doses of fertilizers, and also to study the aftereffect, data obtained in long field experiments can be used. Materials samples Geoset experiments with fertilizers, created more than 60 years ago on the initiative of D.N. Pryanishnikov, represent the most valuable object for study, the possibility of analyzing archival soil and plant samples is given.

Keywords: loosely-coupled forms of zinc, removal of metals by plantsc, loosely-coupled forms of copper, bioavailability, quality of plant products, microelements, heavy metals, aftereffect of fertilizers, long field experience, agrochemical properties of soil



Актуальность и проблематика исследования. На фоне задач описания естественных изменений почв выделяется более частная, приобретающая все большее значение, - проблема биотрансформации Cu, Zn (тяжелые металлы - далее ТМ), внесенных в почву при действии антропогенных факторов, таких как техногенное загрязнение или окультуривание почвы человеком с целью повышения её плодородия.

Для наблюдения над протеканием процессов трансформации форм Cu и Zn под влиянием окультуривания почв и длительного внесения различных доз удобрений продуктивно использовать данные, получаемые в длительных полевых опытах. Материалы образцов Геосети опытов с удобрениями, созданной более 60 лет назад по инициативе Д.Н. Прянишникова, представляют наиболее ценный объект для изучения, обеспечивая возможность анализа архивных образцов почвы и растений, отобранных при проведении опыта.

Цель исследования: оценить последовательное накопление валовых и подвижных форм Zn и Cu в почве и различие в их поступлении в растения на основе длительного полевого опыта; установить закономерности изменения агрохимических свойств дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы [1] с учетом последействия высоких доз органо-минеральной системы удобрения и оценить влияние данных условий на качество продукции (на материале архива образцов «Отдела длительных опытов ВНИИА имени Д.Н.Прянишникова»).

Задачи исследования:

1. Выявление особенностей изменения состояния различных форм Сu и Zn в почве под влиянием длительного систематического применения минеральных и органических удобрений и их последействия.

2. Изучение влияния действия и последействия удобрений на вынос сельскохозяйственными культурами Zn и Cu.

3. Установление взаимосвязи между выносом Zn и Cu, урожайностью и качеством продукции при интенсивной и экстенсивной системах удобрения и различных уровнях окультуренности.

Объект исследования: выявляемые с помощью лабораторных методов анализа и расчетным путем агрохимические показатели и содержание Cu и Zn в избранных архивных почвенных пробах отдела длительных полевых опытов ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова, качество продукции и содержанием Cu и Zn в архивных растительных пробах отдела длительных полевых опытов ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова (зерно пшеницы озимой и ячменя, сено многолетних трав), вынос Cu и Zn растениями, урожайность указанной растительной продукции; весь коплекс вышеуказанных показателей для сопряженных проб почвы и зерна пшеницы озимой (2016, 2017 гг., опыт Стационар Шебанцево № 5 модифицированный).

Предмет исследования: изменение показателей образцов почвы и растительной продукции при последействии и с возобновлением внесения удобрений с точки зрения накопления микроэлементов (Cu и Zn); изменение содержания, соотношения форм и биодоступности Cu и Zn в почве на фоне изменения агрохимических показателей почвы при последействии высоких доз органо-минеральной системы удобрения и при возобновлении внесения минеральных удобрений; влияние содержания Cu и Zn в почве и растительной продукции на качество сельхозпродукции (зерно пшеницы озимой и сено многолетних трав); зависимость выноса Cu и Zn растениями от урожайности культуры на примере пшеницы озимой и многолетних трав.

Степень разработанности проблемы. При большом количестве проанализированных нами исследований, в том числе - названных в библиографии к данной работе, рассматриващих специфику процессов изменения биодоступности и фракционного состава Zn и Cu в почве все ещё мало изученным остается вопрос влияния на их динамику органической и органо-минеральной систем удобрения и феномена последействия [2 - 14]. Е.А.Карпова, В.Г.Минеев, оценивая состояние современных исследований данной проблемы, отмечают: «Изучению влияния сельскохозяйственного производства на отдельные показатели состояния ТМ в почвах агроландшафтов посвящено огромное число исследований. Обычно приводятся данные по кислоторастворимым (вытяжка 1н HCl или 1н HNO3) и (или) подвижным (вытяжка ацетатно-аммонийного буферного раствора с pH 4,8) формам ТМ, иногда их валовое содержание. Но практически отсутствуют работы, в которых оценивалось бы воздействие данного фактора по всему комплексу показателей, характеризующих состояние ТM в почве» [15, с. 9-10]. Аналогичные исследования, но с более полным учетом фракций Cu, Zn и большого списка тяжелых металлов на материале длительных полевых опытов и на находящихся в использовании сельскохозяйственных угодьях проводятся за рубежом с практическими целями агромониторинга [16, 17]. Т.М.Минкиной и др. [18, 19] был разработан новый методический подход исследования различных форм тяжелых металлов в почвах и их трансформации во времени, близкий и более всеобъемлющий по методикам учета соединений Cu, Zn подход на материале арктических почв был реализован Л.Ф. Поповой [20]. Растительные образцы в данных исследованиях не анализировалось, дополнение в виед анализа сопряженных растительных и почвенных проб в длительном опыте проведено с учетом указанных выше методик нами впервые.

Практической востребованностью исследования является оценка потенциала и удовлетворение потребности растений в микроэлементах полей, на которых планируется изменение севооборотов и земель, выбывших из сельхозоборота. Предлагаемое исследование, вслед за разработавшими подобный подход исследования форм присутствия ТМ в почвах в статике и трансформации их в динамике коллегами [18, 19], дает возможность проследить изменения не только агрохимических свойств почв, но и соотношения форм Cu и Zn в почвах при изучении последействия внесения высоких доз органических удобрений и органо-минеральной системы удобрения за 25 лет (1992-2017 гг.), в части неподвижных и подвижных (специфически сорбированной, комплексной (связанной с органическим веществом), обменной) форм, а также в части перехода их в растения.

Материал исследования - образцы почвы и растительной продукции последействия стационарного длительного опыта СШ 5 и модифицированного опыта СШ 5М (Стационар Шебанцево № 5 и Стационар Шебанцево № 5 модифицированный) Центральной опытной станции (ныне Отдела длительных опытов) ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова, Домодедовский район, Московская область. Опыт СШ 5 проводился в 1964-1992 гг. с внесением возрастающих доз минеральных, органических удобрений, органо-минеральной системы удобрений в течение 7 ротаций (28 лет), последействие удобрений с 1992 по 2011 гг.18 лет), с 2011 г. проводится модифицированный опыт СШ 5М с экстенсивной/ интенсивной моделью внесения минеральных удобрений на расщепленных вариантах (6 лет). Рассматриваемые образцы почвы относятся к дерново-подзолистой тяжелосуглинистой [1], агродерново-подзолистой [21], в дальнейшем в работе будет использовано первое наименование согласно классификации 1977 г. В настоящей работе анализировались варианты последействия опыта СШ 5: 1 (контроль), 2 (навоз 50 т/га), 5 (навоз 50 т/га + 3 NPK), 6 (навоз 100 т/га + 1 NPK), 7 (навоз 100 т/га + 3 NPK), 9 (навоз 100 т/га). Севооборот опыта СШ 5М с 2011 года на вариантах 1- 9 составляли: озимая пшеница - многолетние травы (3г.) - озимая пшеница - ячмень. Каждое из трех полей (в настоящей работе изучались варианты 1 - 9 полей 1 - 2) в опыте СШ 5М, как и ранее, состоит из двух фрагментов - органо-минеральный фрагмент (1- 9-й вариант, севооборот указан выше) и минеральный фрагмент (варианты 10 и далее, на нем возделывалась бессменная кукуруза). Приведем полную универсальную схему расположения вариантов каждого из полей заложенного в 2011 г. опыта СШ 5М по повторностям (таблица 1).



Таблица 1 - Схема полевого опыта 2011 - 2018 гг. ЦОС ВНИУА (Отдел длительных полевых опытов ФГБНИУ ВНИИА)

Части вариантов	№ вариантов опыта СШ 5М в новом опыте по повторностям
	Органо-минеральная часть поля с четырехлетним севооборотом		Минеральная часть поля с бессменной кукурузой
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	з а щ и т к а	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
	1 Пар без удобрений		9 Пар без удобрений
	2 Пар с удобрениями		10 Пар с удобрениями
	5	6	7	8	9	1	2	3	4		14	15	16	17	18	19	10	11	12	13
	3 Севооборот с удобрениями		11 Кукуруза с удобрениями
	4 Севооборот без удобрений		12 Кукуруза без удобрений
	9	1	2	3	4	5	6	7	8		18	19	10	11	12	13	14	15	16	17
	5 Севооборот без удобрений		13 Кукуруза с удобрениями
	6 Севооборот с удобрениями		14 Кукуруза без удобрений
	4	5	6	7	8	9	1	2	3		13	14	15	16	17	18	19	10	11	12
	7 Севооборот с удобрениями		15 Кукуруза с удобрениями
	8 Севооборот без удобрений		16 Кукуруза без удобрений

Каждый вариант был разделен на два подварианта (метод расщеплённых делянок): с удобрениями (интенсивная модель земледелия), без удобрений (экстенсивная модель земледелия). Проводилось внесение под посев и две подкормки весной в конце апреля и в мае в случае пшеницы озимой, внесение под посев в сулчае ячменя, внесение под посев и по второму укосу для многолетних трав в суммарной дозе N90 P 90 K 90. При экстенсивной модели земледелия на соответствующих частях вариантов внесение удобрение не производилось. Почву опыта известковали: в I ротации - 2 т/га, во II ротации - 8 т/га, после III ротации - 5 т/га, после V ротации (1984 г.) - 4 т/га и в 2011 г. при возобновлении-закладке СШ 5М - 3 т/га.

В Приложении к исследованию приводятся необходимые таблицы и рисунки с данными по материалам отдела длительных опытов ВНИИА (образцы почвы и растительного сырья предоставлены вед.н.с. А.А.Коваленко и ст.н.с. Т.М.Забугиной, отдел длительных полевых опытов ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова) и по результатам анализа почвенных и растительных образцов в ФГБУ Химцентр Московский (проведены при детельном участии и курации со стороны сотрудников - зав. отд. И.В.Тованчев, зав. отд. Л.М.Бушина, гл.агрохимик А. А. Лапушкина, вед. агрохимики А.О.Вигилянская, Н.А. Орлова), а также в испытательном центре РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева (при содействии к.с.х.наук, доцента О.Е.Ефимова), отобранные, подготовленные в виде навесок, измельченных и просеянных навесок почвы, размолов растительного сырья (зерно), обработанные с помощью инструментальных методов (инфракрасная спектрофотометрия и др.) и аппарата математической статистики и наглядно представленные Л.Б.Кузиной в процессе подготовки исследования на кафедре агрохимии и биохимии растений факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова в 2018 г. в процессе выполнения магистерской диссертации по направлению подготовки "Почвоведение" и специализации "Агрохимия".

Общую координацию взаимодействия коллектива участников предлагаемого исследования, а также правку текста в качестве научного редактора осуществляла Н.В.Кузина.

Нормативная документация по методикам анализа (ГОСТ и экспирементальным), как для инструментальных, так и для расчетных исследований:

1) рН солевой вытяжки определялось по ГОСТ 26483-85 «Приготовление солевой вытяжки и определение ее pH по методу ЦИНАО;

2) содержание органического вещества определялось по ГОСТ 26213-91 «Методы определение органического вещества почвы (по Тюрину)»;

3) гидролитическая кислотность определялось по ГОСТ 26212-91 «Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО»;

4) уровни подвижного фосфора и калия определялись по ГОСТ Р 54650-2011 «Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО»;

анализ форм меди и цинка в почве:

5) подвижные формы цинка определялись по ГОСТ Р 50686-94 «Определение подвижных соединений цинка по методу Крупского и Александровой в модификации ЦИНАО»;

6) подвижные формы меди определялись по ГОСТ Р 50684-94 «Определение подвижных соединений меди по методу Пейве и Ринькиса в модификации ЦИНАО»;

7) валовые формы меди и цинка определялись по ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36-02 «Методика выполнения измерений валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля и марганца в почвах, донных отложениях и осадках сточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии»;

8) приготовление вытяжки Zn, Zn с 1% ЭДТА и ААБ, pH 4, 8 проводилось согласно общепринятым агрохимическим методам [23].

Показатели качества растительной продукции определялись на инфракрасном спектрометре, с учетом следующих ГОСТ:

1) cодержание крахмала - ГОСТ 10845-98 «Зерно и продукты его переработки. Метод определения крахмала»;

2) сырой протеин и белковый азот - ГОСТ 13496.4-93 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина»;

3) зольность - ГОСТ 10847-74 «Зерно. Методы определения зольности»;

4) азот, фосфор и калий, а также показатели по молочной и щавелевой кислотам (для многолетних трав), а также жир экстрагированный, жир гидролизованный, влажность продукции для всей растительной продукции определялись на ИК-спектрометре согласно техпаспорту прибора.

Содержание Cu, Zn в растительной продукции определялось методом пламенной фотометрии с учетом ГОСТ:

1) валовые формы меди и цинка - ГОСТ 30692-2000 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия»;

2) содержание подвижных форм меди - ГОСТ 27995-88 «Корма растительные. Методы определения меди»;

3) содержание подвижных форм цинка - ГОСТ 27996-88 «Корма растительные. Методы определения цинка».

Дизайн исследования :

1. Анализ почвенных образцов на агрохимические свойства и микроэлементы (выборка за 25 лет: 1992, 2004, 2011, 2014, 2016, 2017 гг., изучение последействия с 1992 г., изучение проб с внесением и без внесения удобрений в длительном полевом опыте СШ 5М; всего - 42 образца; из них с полной обработкой данных - 34).

2. Анализ растительных образцов на качество продукции и наличие Zn, Cu (выборка за 5 лет: 2013, 2016, 2017 гг., пшеница озимая, многолетние травы, ячмень, всего - 49 образцов, с учетом повторностей - более 100, из них сопряженных с почвенными пробами - 20).

Сроки отбора почвенных проб: последействие удобрений (1992, 2004), исходные (2011) при закладке СШ 5 М и образцы почвы, отобранные в течение опыта СШ 5 М (2014, 2016, 2017 гг.) с полей 1 и 2. Сравнивались варианты опыта с интенсивной (N90 P90 K90) и экстенсивной системой земледелия (без удобрений).

В почвенных образцах определены содержания: 1) валовой формы Cu и Zn (окислительный обжиге проб с последующим разложением остатка смесью кислот HF-HNО3, HF-HCl, HClO4-HF, НNO3-НСl); 2) вытяжки с 1н HNO3 форм Cu и Zn; 3) вытяжки с ААБ, рН 4, 8 Cu и Zn (обменная); 4) вытяжки с 1% ЭДТА + ААБ, рН 4, 8. Рассчитаны: содержание специфически-сорбированной формы Cu и Zn (разница между вытяжкой 1н HNO3 и вытяжкой с ААБ рН 4,8), форм Cu и Zn, связанных с органическим веществом (разница вытяжек с 1% ЭДТА+ААБ и вытяжки с ААБ, pH 4). В почвенных образцах также определены основные агрохимические показатели: рН, содержание органического вещества, подвижный фосфор (Р2О5) и калий (К2О), гидролитическая кислотность и др. Полный анализ почвенных образцов по 17 показателям был выполнен для 34 образцов. Для остальных - выборочно - в связи с малым весом образца.

Сопряженный отбор почвенных и растительных проб (20 образцов) производился в конце вегетации (по 4 образца с/у, б/у с 4-х делянок, 2 повторности (поле 1) в 2016 г., по 6 образцов с/у, б/у с 6-ти делянок, 2 повторности в 2017 г.).

Анализ растительных образцов производился на крахмал, белок (протеин), зольность, клетчатку, сахариды (дисахариды: сахароза, мальтоза), жир (гидролизованный и экстрагированный), влажность, содержание Zn и Сu. Для многолетних трав - также на Р2О5, К2О, N, щавелевую, молочную кислоты и др. Анализ основных агрохимических показателей почвы проводился по следующим методикам:рН солевой вытяжки - ГОСТ 26483-85, содержание органического вещества - ГОСТ 26213-91, гидролитическая кислотность -ГОСТ 26212-91, уровни Р2О5, К2О - ГОСТ Р 54650-2011. Анализ форм меди и цинка в почве проводился по следующим методикам: подвижные формы цинка - ГОСТ Р 50686-94, подвижные формы меди - ГОСТ Р 50684-94, валовые формы меди и цинка определялись по ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36-02. Приготовление вытяжки Zn, Zn с 1% ЭДТА и ААБ, pH 4,8 проводилось согласно общепринятым агрохимическим методам [23]. Расчёт данных о специфически сорбированных и комплексных (связанных с органическим веществом) подвижных непрочно связанных форма Cu, Zn проведён методом согласно методике, предложенной Т.М. Минкиной [18, 19, 22].

Показатели качества растительной продукции определялись на инфракрасном спектрометре UNITY SpectraStar XL., содержание крахмала по ГОСТ 10845-98, сырой протеин и белковый азот по ГОСТ 13496.4-93, зольность по ГОСТ 10847-74, азот, фосфор и калий, а также показатели по молочной и щавелевой кислотам (для многолетних трав), а также жир экстрагированный, жир гидролизованный, влажность продукции согласно техпаспорту прибора. Содержание Cu , Zn в растительной продукции определялось методом пламенной фотометрии по ГОСТ 30692-2000, ГОСТ 27995-88, ГОСТ 27996-88.

Исследование вытяжек почвы на содержание разных форм меди и цинка проводилось при помощи атомно-абсорбционного метода (Двухлучевой атомно-абсорбционный спектрометр SHIMADZU EUROPA АА-7000; АСС Квант 2 АТ). Исследование содержание меди и цинка в растительных пробах - методом пламенной фотоспектрометрии. Анализ агрохимических свойств почвенных образцов производится на pH-метре стационарном Hanna, спектрофотометре КФК-3КМ. Лабораторная часть исследования проводилась на базе ФБГУ Химцентр «Московский», анализ растительных проб на содержание Cu, Zn - на базе Испытательного центра ФГБОУ ВО МСХА им. К.А. Тимирязева.

Для обработки результатов использованы программа Exсel пакета Microsoft Office 365 и пакет STATISTICA 13.3. Проводилось вычисление средних, ошибки среднего, дисперсии, стандартного отклонения, коэффициента вариации, наименьшей существенной разницы, относительного содержания форм Cu, Zn; построение гистограмм; корреляционный анализ - непараметрическая статистика; факторный анализ. С помощью пакета STATISTICA была осуществлена проверка полученных при помощи инструментальных лабораторных и химических методов анализа рядов величин на нормальность распределения. Установлено, что за пределы нормального распределения для образцов почвы выходят значения pH, гумуса, P2O5, K2O, вытяжки Cu с 1н HNO3, 1% ЭДТА (+ ААБ pH 4,8), значения специфически сорбированной формы Cu, комплексной формы Cu, валовой формы Zn, вытяжки Zn с 1н HNO3, 1% ЭДТА (+ ААБ pH 4,8), значения специфически сорбированной формы Zn, комплексной формы Zn. В связи с этим в анализе использовался модуль непараметрической статистики и вычислялся критерий Спирмена.

Научная значимость работы. Исследование является попыткой перенесения методики, предложенной Минкиной с соавторами [18, 19, 22] по оценке динамики подвижных форм ТМ для анализа длительного полевого опыта по изучению последействия высоких доз органо-минеральных удобрений за 25 лет (1992-2017 гг.). Подход расширен на основе сопряженных данных по накоплению Zn, Cu растениями, учета урожайности и качества продукции на почвах с разным содержанием Cu и Zn. Предлагаемый подход позволил более точно описать взаимосвязь между количеством и типом подвижных форм Cu, Zn в почвах при внесении удобрений, с учетом последействия, выявить влияния микроэлементов на качество растительной продукции.

Обсуждение результатов исследования

Общие изменения агрохимических свойств почвы, происходящей вследствие последействия внесения высоких доз органо-минеральной системы удобрений, а затем - используемой в опыте СШ 5М экстенсивной и интенсивной модели внесения удобрений на фоне последействия прослежены в образцах за период 1992-2017 гг. Основные результаты отражены в таблице 2.

Таблица 2 - Динамика агрохимических показателей при последействии удобрений (экстенсивная система)

год	поля	вар-т	Доза последействия	pH	Нr, мг-экв/100 г	Гумус, %	P2O5, мг/кг	K2O, мг/кг
1992	1	1	контроль	6,1	0,99	1,65	125	91
1992	1	2	1 орг	6,0	1,18	2,24	102	112
1992	1	6	2 орг + 1 NPK	6,3	0,97	2,54	211	167
1992	1	7	2 орг+ 3 NPK	6,1	1,18	1,79	214	169
1992	1	9	2 орг	6,0	1,2	1,66	128	117
	Среднее	6,1	1,10	1,98	156	131
	НСР0,05	0,2	0,18	0,64	85	57
2004	1	1	контроль	5,8	1,15	1,74	81	75
2004	1	2	1 орг	5,6	1,53	1,56	78	83
2004	1	5	1 орг + 3 NPK	5,6	1,6	1,18	161	128
2004	1	6	2 орг+ 1 NPK	5,9	1,28	1,77	163	123
2004	1	7	2 орг+ 3 NPK	5,8	1,43	1,83	181	177
2004	1	9	2 орг	5,9	1,26	1,70	96	77
	Среднее	5,8	1,38	1,63	127	111
	НСР0,05	0,2	0,25	0,34	66	57
2011	1	1	контроль	5,9	1,2	1,79	85	77
2011	1	2	1 орг	н.д.	н.д.	1,95	134	159
2011	1	5	1 орг + 3 NPK	н.д.	н.д.	1,79	197	188
2011	1	7	2 орг+ 3 NPK	5,6	1,63	1,83	182	174
2011	1	9	2 орг	5,7	1,37	1,68	127	103
	Среднее	5,7	1,40	1,81	145	140
	НСР0,05	0,2	0,35	0,16	73	78
2016	1	1	контроль	5,6	1,46	2,2	59	119
2016	1	5	1 орг+ 3 NPK	5,5	1,67	1,8	136	175
2016	1	7	2 орг + 3 NPK	5,6	1,7	2,1	144	190
2016	1	9	2 орг	5,6	1,5	2,0	147	172
	Среднее	5,6	1,58	2,03	122	164
	НСР0,05	0,1	0,24	0,34	82	61
2017	2	1	контроль	5,6	1,34	1,7	66	101
2017	2	2	1 орг	5,6	1,31	1,8	85	114
2017	2	5	1 орг + 3 NPK	5,6	1,31	2	119	144
2017	2	6	2 орг+ 1 NPK	5,6	1,56	1,9	150	102
2017	2	7	2 орг+ 3 NPK	5,7	1,26	2,2	82	187
2017	2	9	2 орг	5,7	1,26	2	102	82
	Среднее	5,6	1,34	1,93	101	122
	НСР0,05	0,1	0,16	0,25	43	54

Отмечены варьирования показателей: рН - 5, 6 - 6,1; Hг: 1 - 1,7 мг/экв-100 г; гумус: 1,7 - 2,2 %; P2O5: 59 - 214 мг/кг; K2O: 75 - 190 мг/кг. Для выявления статистически значимых закономерностей при изменении разных рядов данных, существенно различающихся внутри одного ряда, был выбран указанный выше метод корреляционного анализа для непараметрической статистики и критерий оценки - коэффициент Спирмена.

Динамика содержания гумуса в исследованных вариантах опыта показана в таблице 1 Приложения. Отмечаются более высокие (выше средней по выборке) значения показателей на вариантах 2, 6, 7, что свидетельствует о наличии эффекта последействия высоких доз органо-минеральной системы удобрения для накопления гумуса. При этом в накоплении и сохранении гумуса наиболее высокие показатели имел вариант 6 (последействие 100 т/га навоза + 1 NPK).

Можно отметить как тенденцию, что на контроле (без удобрений в опыте 1960 - 1992 гг.) и на вариантах 5, 7, 9 содержание гумуса в динамике растет, при внесении одной дозы навоза - снижается. Наибольшее содержание гумуса наблюдается при последействии высоких доз навоза (как правило, 100 т/га) в комплексе с внесением хотя бы одной дозы NPK, прежде всего на тех вариантах, где в возобновленном опыте СШ 5М использовалась интенсивная система удобрений и имелся также актуальный фон внесения удобрений N90 P90 K90. Наименьшее содержание органического вещества приходится на годы изучения последействия. Показательно, что низкое содержание органического вещества характерно и для возобновленного опыта (при экстенсивной системе) даже на фоне последействия высоких доз органо-минеральной системы удобрения в СШ 5 (например, 50т/га + 3 NPK). Наиболее высокое содержание гумуса (с учетом значений НСР) выявлено в образцах почвы 2016 - 2017 гг., как экстенсивной, так и интенсивной модели внесения удобрений, а именно в образцах с поля 2, вариант 6 (последействие 100 т/га навоза + 1 NPK) и вариант 5 (последействие 50 т/га навоза + 3NPK), интенсивная модель внесения удобрений, в образце с поля 1, вариант 1 (контроль), экстенсивная модель (без удобрений), а также в образцах с поля 2, вариант 7 (последействие 100 т/га навоза + 3 NPK), как экстенсивная, так и интенсивная модель внесения удобрений. Во всех названных случаях содержание гумуса составило от 2,8 до 2,2 %.

Характерно, что наиболее низкие значения наличия органического вещества в почве также относятся к 2016 - 2017 гг. а именно, в частности, в образце почвы с поля 2, вариант 1 (контроль), 2017, экстенсивная модель внесения удобрений (без актуального фона).

Общая тенденция последействия заключается в том, что по годам (согласно таблице 4) pH падает (от 6,1 в 1992 г. в среднем по полю до 5,5 в 2016 г. по тому же полю и 5,6 в 2017 году по полю 2), а Hr (гидролитическая кислотность) растет (от 1,1 мг-экв/100 г в 1992 г. в среднем по полю до 1,6 в 2016 по тому же полю и 1,34 мг-экв/100 г в 2017 г. по полю 2). При этом НСР в годы последействия растет (соответственно от 0,2 для pH и 0,18 для Hr в 1992 г. до 0,25 для pH и 0,35 для Hr в 2011 г.), а в опыте СШ 5М, несмотря на наличие частей делянок с экстенсивной и интенсивной моделью внесения удобрений - падает (соответственно поле 1 в 2016 г. для pH - НСР0,05 0,1, для Hr - НСР0,05 0,24, в 2017 г. для pH НСР0,05 - 0,07, для Hr НСР0,05 - 0,16), снижая вариабельность данных. Таким образом, подкисление почвы происходит и на фоне последействия и при возобновлении опыта.

Так как с 2011 г. были выделены части каждого варианта, на которых использовалась как экстенсивная (таблица 3), так и интенсивная система удобрений (таблица 3), агрохимические свойства почвы подвергались также и воздействию данного фактора.

Таблица 3 - Содержание подвижных форм фосфора и калия при интенсивной модели внесения минеральных удобрений (2016, 2017 гг.)

год	поле	вар-т	Доза последействия	pH	Нr, мг-экв/100 г	Гумус, %	P2O5 мг/кг	K2O мг/кг
2016	1	1	контроль	5,5	1,60	2,0	107	141
2017	2			5,6	1,34	2,0	86	141
2017	2	2	1 орг	5,6	1,37	1,9	106	160
2016	1	5	1 орг+ 3NPK	5,4	1,82	2,0	187	203
2017	2			5,7	1,31	2,3	146	188
2017	2	6	2 орг+ 1 NPK	5,7	1,26	2,8	160	184
2016	1	7	2 орг + 3 NPK	5,5	1,70	1,8	211	198
2017	2			5,6	1,43	2,2	191	198
2016	1	9	2 орг	5,5	1,63	1,9	137	168
2017	2			5,6	1,37	2,1	140	196

В связи с отменой внесения удобрений в 1992 - 2011 гг. наиболее подвержены из агрохимических свойств почвы изменения количества подвижного фосфора и калия. С 1992 к 2011 гг. их показатели снижаются от 156 мг/кг в 1992 для фосфора к 126,7 мг/кг в 2004 г., для калия - от 131,2 в 1992 г. до 110,5 в 2004 г. В 2011 г. с началом опыта СШ 5М на частях вариантов без внесения удобрений количество подвижного фосфора и калия продолжает снижаться, а на частях делянок с внесением минеральных удобрений (N90P90K90)- возрастает и на первом, и на втором поле.

Значения P2O5 и K2O в выборке варьируют, по классификации Кирсанова, Чирикова, от среднего до высокого; pH - от близкого к нейтральному до нейтрального; Hr - в пределах самой низкой по показателям 6-й группы (менее 2,0); гумус - от 1-й до 2-й группы по Тюрину [23; 24, стр. 340].

Для описания последействия содержания подвижного фосфора и калия важно, что НСР при последействии для K2O увеличивается от 57 до 78 мг/кг, что говорит о большей вариабельности значений и о сохранении более высоких показателей на вариантах с последействием более высоких доз удобрений. Так, и в 2004 г. (соответственно подвижный фосфор - 181 мг/кг, калий - 177 мг/кг при соответствующих средних значениях 126,7 и 110,5 мг/кг), и в 2011 г. (соответственно подвижный фосфор - 182 мг/кг, калий - 174 мг/кг при соответствующих средних значениях 125,3 и 133,0 мг/кг) наиболее высокие показатели подвижных фосфора и калия сохраняются на варианте с дозой внесения удобрений в опыте СШ 5 100 т/га навоза + 3 NPK. В 2011 г. наблюдается рост содержания подвижного фосфора и калия также на варианте с фоном в опыте СШ 5 50 т/га навоза + 3 NPK.

В дальнейшем (2016 - 2017 гг.) тенденция к более высокому количеству подвижных фосфора и калия на вариантах с последействием высоких доз органо-минеральной системы удобрения опыта СШ 5 (прежде всего, варианты 7, 5) сохраняется, а на контроле в опыте СШ 5 количество подвижного фосфора продолжает падать (соответственно подвижный фосфор на поле 1 в 2016 г. - 59 мг/кг, в 2017 г. на поле 2 - 66 мг/кг). При интенсивной модели внесения удобрений (N90P90K90) в опыте СШ 5М в 2016 - 2017 гг. содержание подвижного фосфора и калия растёт, при этом показатели также являются наиболее высокими на вариантах с проявлением последействия - 7, 5, 6. Более значительно увеличивается содержание подвижного калия, оно выравнивается на всех вариантах, за исключением контроля, и существенно отклоняется от средней по выборке. Оба показателя растут или снижаются однонаправленно, что указывает на совместное внесение удобрений как основной фактор их динамики (рисунок 1).

Можно заметить, что в контроле с 1992-2016 гг. класс по обеспеченности P2O5 понизился с IV до III (125->59мг/кг), и в варианте с высокими дозами удобрений с V до IV (214->144 мг/кг); по K2O повысился с III до IV (91->119 мг/кг) без внесения, а при последействии высоких доз остался на уровне V класса (169->190 мг/кг).

Данные по динамике показателей K2O на вариантах 1, 7, 9 (интенсивная/экстенсивная модель) приведены в таблице 2 Приложения.

Рисунок 1. Взаимосвязь содержания подвижных фосфора (P2O5) и калия (K2O) в проанализированных образцах почвы (мг/кг)

Чтобы подтвердить данные наблюдения, проведем статистическое испытание - сравним с помощью корреляционного анализа данные по подвижному фосфору почвы делянок 1, 7, 9 по годам - 1992, 2004, 2011, 2016, 2017 попарно. Результаты статистического испытания доказывают стабильность показателя подвижного фосфора в почве. При этом стабильные близкие показатели объединяют между собой в разных вариантах с коэффициентом совпадения r = 1,0 годы изучения последействия - 1992, 2004, 2011 и варианты с интенсивной системой удобрения в 2016, 2017 гг. Менее тесная, но значимая корреляция наблюдается попарно между данными по свободному фосфору в годы изучения последействия и вариантами с экстенсивной системой удобрения в 2016-2017 гг. с коэффициентом r = 0,5. Можно предположить, что после 20 лет последействия сходное содержание подвижного фосфора может быть получено на вариантах при возобновлении внесения минеральных удобрений, пополняющих запас подвижного фосфора.

Статистический эксперимент с аналогичной выборкой данных по подвижному калию в почве вариантов 1, 7, 9 за годы 1992, 2004, 2011, 2016 (без удобрения), 2016 (с удобрением), 2017 (без удобрения), 2017 (с удобрением), чтобы установить статистическую близость или различия между показателями за разные годы (таблица 3 Приложения) показывает, что большинство показателей за все годы коррелирует друг с другом с коэффициентом корреляции по Спирмену r = 1, 0. При существенной НСР, полученные данные также указывают, что значения подвижного калия статистически значимы, при попарном сравнении от года к году не изменяются. При внесении удобрений содержание подвижного калия на разных полях выравнивается.

Опишем общую динамику изменения агрохимических свойств почвы. Приведем корреляционную матрицу (таблица 4).

Таблица 4 - Коэффициенты корреляции между значениями агрохимических показателей образцов почв 1992 - 2017 гг. (коэффициент Спирмена)

Значение	Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при p < 0, 05
	pH	Hr	Гумус	P2O5	K2O
pH	1,000	-0,880	-0,112	-0,022	-0,403
Hr	-0,880	1,000	0,014	0,254	0,469
Гумус	-0,112	0,014	1,000	0,162	0,549
P2O5	-0,022	0,254	0,162	1,000	0,643
K2O	-0,403	0,469	0,549	0,643	1,000

Как следует из матрицы (таблица 5), выраженная статистически значимая обратная зависимость существует между значениями pH и Hr (r = -0,88), менее выраженная обратная зависимость - между pH и количеством подвижного калия (r = -0,40). Прямая статистически значимая зависимость существует между значениями подвижного калия и фосфора (коэффициент 0,64), менее выраженная прямая статистически значимая зависимость - между значениями подвижного калия и количеством органического вещества почвы (r = 0,55), а также значениями Hr (r = 0,47). Проиллюстрируем связь между К2О и гумусом (рисунок 2).

Рисунок 2. Изменения количества органического вещества почвы (%) при изменении значений подвижного калия (К2О), мг/кг

В процессе исследования выявлено, что агрохимические показатели почвы в последействии меняются неоднородно. Группа показателей почвенной кислотности, которые с течением времени изменяются на всех вариантах опыта, обнаруживают общую тенденцию изменения характеристик почвы (pH, Hr). Содержание гумуса остается более стабильным во времени и связано как с историей применения удобрений, так и с влиянием севооборота. Содержание подвижных форм P2O5, K2O заметно снижается в последействии, тренд изменяется при возобновлении интенсивного внесения удобрения.

Была использована усовершенствованная схема, предложенная Т.М. Минкиной и др. [18, 19, 22] для расчета состава подвижных форм меди и цинка (рисунок 3).

Разность вытяжек 1н HNO3 - ААБ Специфически сорбированные формы	Вытяжка 1н ААБ 4,8 pH Обменные формы	Разность вытяжек 1% ЭДТА - ААБ 4,8 pH Комплексные (с орг. в-вом) формы

Рисунок 3. Подвижные формы меди и цинка. Группа непрочно связанных соединений металлов в почвах и их экстрагенты (с изменениями)

Данные вытяжки с ААБ считались условно данными об обменных формах Cu, Zn. Данные о специфически-сорбированных формах Cu, Zn рассчитаны как разность содержания элемента в вытяжке 1н HNO3 и вытяжке с ААБ pH 4,8. Данные о подвижных комплексных формах Cu, Zn, связанных с органическим веществом, рассчитывались как разность вытяжки с (1% ЭДТА+ААБ) и вытяжки с ААБ pH 4,8. Приведем результаты с учетом динамики по годам отбора образцов (таблица 5; Приложение, таблица 4).

Таблица 5 - Агрохимические свойства и формы Cu, Zn (мг/кг) в пробах почвы 1992 - 2017 гг.

год	поле	вар-т	с/у(1)/ б/у(0)	pH	Нr (мг-экв/ 100г)	Гумус (%)	Cu вал.	Cu обм.	Cu спец. сорб.	Cu св. с ОВ	Zn вал.	Zn обм.	Zn спец. сорб.	Zn св. с ОВ
1992	1	1	0	6,1	0,99	1,65	8,6	0,14	2,86	2,16	36,3	1,22	3,38	1,58
1992	1	2	0	6	1,18	2,24	7,4	0,11	3,29	1,89	34,9	1,6	2,5	0,3
1992	1	6	0	6,3	0,97	2,54	7,2	0,14	2,86	1,36	32,4	1,55	3,35	0,05
1992	1	7	0	6,1	1,18	1,79	6,6	0,13	2,67	1,27	25,3	1,47	3,63	0
1992	1	9	0	6	1,2	1,66	7,6	0,12	3,18	1,88	27,5	1,37	4,53	0,83
	НСР0,05	0,2	0,18	0,64	1,19	0,02	0,42	0,62	7,70	0,25	1,18	1,08
	средн.	6,1	1,10	1,98	7,48	0,13	2,97	1,71	31,28	1,44	3,48	0,55
2004	1	1	0	5,8	1,15	1,74	8,1	0,2	2,7	2,3	34,2	1,15	3,55	0,85
2004	1	2	0	5,6	1,53	1,56	8	0,24	2,96	2,46	36,5	1,17	3,33	0,63
2004	1	5	0	5,6	1,6	1,18	7,3	0,18	2,42	2,02	33,5	1,37	2,63	0
2004	1	6	0	5,9	1,28	1,77	6,4	0,12	2,48	0,88	26,2	1,5	3,2	0,4
2004	1	7	0	5,8	1,43	1,83	6,7	0,19	2,91	2,21	26,6	1,65	3,75	0
2004	1	9	0	5,9	1,26	1,7	7,3	0,18	5,12	2,92	27,9	1,7	3	0,5
	НСР0,05	0,2	0,25	0,34	0,96	0,05	1,43	0,97	6,27	0,33	0,56	0,48
	средн.	5,8	1,38	1,63	7,30	0,19	3,10	2,13	30,82	1,42	3,24	0,40
2011	1	1	0	5,9	1,2	1,79	7,9	0,23	2,37	1,97	35,9	1,15	3,35	0,25
2011	1	2	0	Н.д.	Н.д.	1,95	7,8	Н.д.	Н.д.	Н.д.	33,8	Н.д.	Н.д.	Н.д.
2011	1	5	0	Н.д.	Н.д.	1,79	6,2	Н.д.	Н.д.	Н.д.	26,1	Н.д.	Н.д.	Н.д.
2011	1	7	0	5,6	1,63	1,83	6,6	0,19	2,31	2,31	26,8	1,49	2,21	1,11
2011	1	9	0	5,7	1,37	1,68	8,8	0,14	2,06	2,16	31,9	1,21	3,19	0,99
	НСР0,05	0,2	0,35	0,16	1,71	0,07	0,27	0,28	7,01	0,30	1,00	0,76
	средн.	5,7	1,40	1,81	7,46	0,19	2,25	2,15	30,90	1,28	2,92	0,78
2016	1	1	0	5,6	1,46	2,2	5,6	0,1	1,8	6,8	23	0,9	3,7	3,3
2016	1	5	0	5,5	1,67	1,8	6,8	0,09	2,01	19,91	23	1,4	3,7	9,4
2016	1	7	0	5,6	1,7	2,1	7,9	0,19	2,31	9,71	25,2	2,2	4,1	5,4
2016	1	9	0	5,6	1,5	2	8,1	0,07	3,03	8,83	30	2	0,5	4,4
2016	1	1	1	5,5	1,6	2	5,1	0,07	1,83	6,53	21	0,8	4,5	3,5
2016	1	5	1	5,4	1,82	2	7,8	0,14	2,26	19,56	22,4	1,2	3,4	6,9
2016	1	7	1	5,5	1,7	1,8	8	0,19	2,61	9,11	23	1,1	3,3	4,2
2016	1	9	1	5,5	1,63	1,9	10,4	0,05	1,55	15,05	24,2	1,7	2,7	5,7
	НСР0,05	0,1	0,13	0,16	1,91	0,06	0,56	6,31	3,14	0,59	1,42	2,34
	средн.	5,5	1,64	1,98	7,46	0,11	2,18	11,94	23,98	1,41	3,24	5,35
2017	2	1	0	5,6	1,34	1,7	6,5	0,07	2,93	15,93	23,6	1,2	4	7,2
2017	2	2	0	5,6	1,31	1,8	6,7	0,07	3,43	9,13	24,2	1,7	4,8	3,5
2017	2	5	0	5,6	1,31	2	9,9	0,15	3,75	17,55	28,8	1,5	6	7,9
2017	2	6	0	5,6	1,56	1,9	10,6	0,17	3,63	15,23	28,2	2,8	5,2	5,8
2017	2	7	0	5,7	1,26	2,2	10,4	0,19	3,91	13,61	29,6	1,8	6,4	5,9
2017	2	9	0	5,7	1,26	2	9	0,06	3,34	14,64	25,4	1,7	5	6,5
2017	2	1	1	5,6	1,34	2	8,6	0,08	3,82	10,82	30,2	1	6,4	5,1
2017	2	2	1	5,6	1,37	1,9	8,4	0,08	2,62	18,02	28,5	1,3	6,1	7,7
2017	2	5	1	5,7	1,31	2,3	9,5	0,12	2,18	16,78	28,8	1,7	3,8	6
2017	2	6	1	5,7	1,26	2,8	7,6	0,18	3,62	10,72	21,8	1,6	5,8	4,4
2017	2	7	1	5,6	1,43	2,2	8,7	0,18	2,52	11,72	24,8	1,4	4	5,2
2017	2	9	1	5,6	1,37	2,1	9	0,05	2,05	18,25	23,2	1,8	3,8	7,1
	НСР0,05	0,04	0,08	0,25	1,17	0,05	0,59	2,79	2,57	0,40	0,91	1,19
	средн.	5,6	1,34	2,08	8,74	0,12	3,15	14,37	26,43	1,63	5,11	6,03
среднее выборки	5,8	1,37	1,89	7,69	0,15	2,73	6,46	28,68	1,44	3,60	2,62
НСР0,05	0,10	0,10	0,14	0,63	0,03	0,35	3,14	2,15	0,18	0,61	1,39

Распространенность и особенности накопления форм меди и цинка в почве зависят от её агрохимических показателей. Взаимосвязи могут быть подтверждены как при помощи элементарной статистики, так и при помощи корреляционного анализа, а также - отображены в виде графиков.

Приведем соответствующую корреляционную матрицу (Таблица 6). Наиболее выражена зависимость между подвижными формами меди и цинка. Прямая зависимость существует между содержанием органического вещества в почве и связанной с органическим веществом медью, всеми формами подвижного цинка. Также результата анализа свидетельствует и наличии прямой взаимосвязи между комплексными и специфически сорбированными формами подвижных меди и цинка в почве. Наиболее выраженная обратная зависимость существует между показателями кислотности и подвижными формами меди и цинка.

Таблица 6 - Агрохимические свойств почвы и формы Cu, Zn в пробах почвы 1992 - 2017 гг.

Критерий	Spearman Rank Order Correlations. Отмеченные корреляции значимы при p < 0,05
	pH	Hr	гумус	P2O5	K2O	Cu вал.	Cu обм.	Cu сп. сорб.	Cu св. с ОВ	Zn вал.	Zn обм.	Zn сп. сорб.	Zn св. с ОВ
pH	1,00	-0,88	-0,11	-0,02	-0,40	-0,09	0,22	0,37	-0,68	0,53	0,15	-0,10	-0,61
Hr	-0,88	1,00	0,01	0,25	0,47	-0,02	-0,01	-0,48	0,45	-0,46	-0,05	-0,12	0,36
гумус	-0,11	0,01	1,00	0,16	0,55	0,20	-0,20	-0,01	0,38	-0,28	0,35	0,34	0,36
P2O5	-0,02	0,25	0,16	1,00	0,64	-0,06	0,18	-0,24	-0,12	-0,25	0,24	-0,25	-0,15
K2O	-0,40	0,47	0,55	0,64	1,00	0,09	0,00	-0,31	0,40	-0,50	0,24	0,12	0,35
Cu вал.	-0,09	-0,02	0,20	-0,06	0,09	1,00	0,03	0,19	0,46	0,32	0,33	0,26	0,48
Cu обм.	0,22	-0,01	-0,20	0,14	0,00	0,03	1,00	0,16	-0,32	0,36	-0,12	-0,15	-0,40
Cu сп. сорб.	0,37	-0,48	-0,01	-0,24	-0,31	0,19	0,16	1,00	-0,06	0,34	0,28	0,35	-0,06
Cu св. с ОВ	-0,68	0,45	0,38	-0,12	0,39	0,46	-0,32	-0,06	1,00	-0,44	0,21	0,50	0,95
Zn вал.	0,53	-0,46	-0,28	-0,25	-0,50	0,32	0,36	0,34	-0,44	1,00	-0,02	-0,26	-0,41
Zn обм.	0,15	-0,05	0,35	0,24	0,24	0,33	-0,12	0,28	0,21	-0,02	1,00	0,07	0,18
Zn сп. сорб.	-0,10	-0,12	0,34	-0,25	0,12	0,26	-0,15	0,35	0,50	-0,26	0,07	1,00	0,53
Zn св. с ОВ	-0,61	0,36	0,36	-0,15	0,35	0,48	-0,40	-0,06	0,95	-0,41	0,18	0,53	1,00

Варьирование во времени и по вариантам опыта содержания Cu происходит в валовой форме - в пределах низких значений - от 10,6 до 5,1 мг/кг, в обменной форме - в пределах от средних к низким значениям - от 0,24 до 0,05 мг/кг; Zn - в валовой форме - в пределах низких значений- от 36,5 до 21 мг/кг; в обменной форме - в пределах значений от средних к низким - от 2,8 до 0,8 мг/кг [23; 24].

Как видно в таблице 8 и на рисунке 4, специфически сорбированные формы Cu, Zn имеют обратную зависимость от значений гидролитической кислотности (Hr).

Рисунок 4. Зависимость между специфически сорбированными формами Cu в почве (мг/кг) и гидролитической кислотностью почвы (мг-экв/100 г)

Содержание форм меди и цинка, связанных с органическим веществом почвы, имеет обратную связь со значениями pH. Прямая зависимость наблюдается между комплексными формами Cu, Zn и содержанием органического вещества почвы (рисунок 5).

Рисунок 5. Взаимосвязь комплексных форма цинка (мг/кг) и содержания органического вещества почвы (%)

Прямая зависимость и высокий коэффициент корреляции объединяет подвижные формы меди и цинка, связанные с органическим веществом (r=0,95), что говорит о том, что данные ТМ попадают в почву, накапливаются в ней и становятся доступными растениям совместно. Также прямая взаимосвязь объединяет для Zn специфически сорбированную форму и комплексную форму Zn, связанную с органическим веществом (r = 0,53).

Рассмотрим динамику форм меди и цинка в зависимости от последействия на фоне внесения высоких доз органо-минеральной системы применения удобрений в опыте СШ 5. Так как процесс накопления и трансформации данных элементов в почве происходит длительно и относится к медленным, наличием/отсутствием актуального фона внесения удобрения в 2016-2017 гг. мы можем пренебречь.

Согласно таблице 5 Приложения, если специфически сорбированная форма подвижной меди имеет наиболее высокие значения на вариантах 2 и 6, то связанная с органическим веществом почвы подвижная форма меди - на варианте 5. Та же закономерность прослеживается и для подвижных форм цинка: наиболее высокие средние значения характерны для специфически сорбированной формы подвижного цинка вариантов 6 и 2, для связанного с органическим веществом почвы подвижного цинка - варианта 5, как и в случае с медью. Таким образом, можно говорить о преимущественном накоплении в результате последействия доз органо-минеральной системы удобрения разных форм подвижных Cu, Zn. В случае с вариантами 6, 2 происходит накопление подвижных форм Cu, Zn, мало доступных растениям и связанных оксидами и гидроксидами металлов, накапливаемых при повышении кислотности почвы), а в варианте 5 - накопление доступных для растений форм подвижных Cu, Zn, связанных с органическим веществом и увеличивающихся при снижении кислотности почвы. Чтобы выявить статистически значимые закономерности последействия, установим меры близости средних значений формам меди и цинка повариантно, без учета года отбора пробы. Корреляционный анализ показал, что между данными всех вариантов существует высокий коэффициент корреляции (выше r = 0,95 по Спирмену, а для пар - варианты 1 - 7, 5 - 9 r = 1,00). Данный факт свидетельствует, что вне зависимости от последействия на каждом из вариантов действуют одни и те же универсальные механизмы накопления и трансформации форм меди и цинка.

Рассмотрим динамику изменения содержания подвижных форм меди и цинка в почве по годам на примере 3-х наиболее контрастных по вносимым в опыте СШ 5 дозам удобрений (варианты 1, 7, 9).

Опишем наглядно динамику изменений форм меди и цинка в почве на примере образцов, собранных с трех вариантов поля 1 (1, 7, 9) в 1992, 2004, 2011, 2016 гг. и аналогичных делянок поля 2 в 2017 г. с помощью таблиц и графиков (гистограмм).

Неподвижные формы Cu, Zn рассчитаны как разность между показателями валовой формы Cu, Zn и суммарными данными по Cu, Zn обменным (аналогично вытяжке Cu, Zn с ААБ, при pH 4, 8), комплексным (аналогично разнице вытяжки (1 % ЭДТА+ ААБ) и вытяжки с ААБ) и специфически связанными Cu, Zn (разница между вытяжкой Cu, Zn 1н HNO3 с вытяжкой ААБ). Приведем далее таблицы 7 - 12, описывающие расчет (абсолютные цифры) и соотношение относительных (в %) величин подвижных (трех типов) и неподвижной форм Cu, Zn по методике описания Т.М. Минкиной [18, 19, 22]. Приведем относительные величины, демонстрирующие изменения соотношения разных форм Zn в почве от 1992 к 2016 г. (таблица 7).

Таблица 7 - Трансформация соединений цинка (ПС*, НС**) при последействии длительного применения удобрений на дерново-подзолистой почве

Доза удобрения
	1992	2016	1992	2016
Контроль
100 т/га навоза + 3NPK
100 т/га навоза

*ПС - прочно сорбированные.

**НС - непрочно сорбированные.

Приведем также абсолютные цифры данного расчета по каждому из трех вариантов (1, 7, 9), например, для подвижных форм меди (таблица 8). В том случае, если в измерениях (для меди) существовала погрешность и данные формы превышали в сумме количество валовой меди в почве, нами считалось, что подвижные формы меди составляют 100 % соединений меди в почве. В случае с цинком подобные погрешности в измерениях отсутствовали.

Таблица 8 - Динамика обменной, специфически сорбированной и связанной с органическим веществом форм меди вариантов 1, 7, 9 на последействии удобрений

Обменная форма меди (вытяжка с ААБ), мг/кг
год	вариант 1	вариант 7	вариант 9
1992	0,14	0,13	0,12
2004	0,20	0,19	0,18
2011	0,23	0,19	0,14
2016	0,10	0,19	0,07
2017	0,07	0,19	0,06
Специфически сорбированная форма меди, мг/кг
год	вариант 1	вариант 7	вариант 9
1992	2,86	2,67	3,18
2004	2,70	2,91	5,12
2011	2,37	2,31	2,06
2016	1,80	2,31	3,03
2017	2,93	3,91	3,34
Комплексная форма меди (связанная с ОВ), мг/кг
год	вариант 1	вариант 7	Вариант 9
1992	2,16	1,27	1,88
2004	2,30	2,21	2,92
2011	1,97	2,31	2,16
2016	6,80

Подобные документы

• Система применения удобрений в восьмипольном полевом севообороте

  Научно обоснованное применение удобрений - надёжный путь повышения плодородия почвы, урожайности культур. Площадь сельскохозяйственных угодий. Мероприятия по повышению плодородия почв. Система применения удобрений в севообороте. Баланс элементов питания.
  
  курсовая работа [167,7 K], добавлен 04.12.2013
  

• Методы повышения плодородия почвы

  Основная задача в области земледелия - обеспечение прогрессивно возвращающего повышения плодородия почв. Система севооборотов, структура посевных площадей. Виды почвы и ее обработка. Характеристика засоренности полей, биологические особенности сорняков.
  
  курсовая работа [39,5 K], добавлен 20.02.2012
  

• Повышение плодородия глинистой почвы, применение удобрений в полевом севообороте

  Мероприятия по повышению плодородия почв: известкование, фосфоритование, повышение калийного уровня, внесение органических и минеральных удобрений. Разработка системы применения удобрений в кормовом севообороте, чередование культур в севообороте.
  
  курсовая работа [68,8 K], добавлен 23.12.2010
  

• Анализ процессов почвообразования. Применение гербицидов

  Морфологические признаки почвы, методика описания профиля почвы и взятие почвенных образцов на анализ. Сроки и способы применения гербицидов, расчет дозы и расхода рабочего раствора. Органическое вещество почвы (образование, состав и свойства гумуса).
  
  контрольная работа [40,3 K], добавлен 04.03.2014
  

• Оценка действия биогумуса на урожайность пшеницы

  Приемы повышения плодородия почв. Изменение плодородия чернозема обыкновенного под действием удобрений. Экологическая оценка применения удобрений. Влияние удобрений на урожайность яровой пшеницы. Оптимизация почвенно-биотического комплекса агроэкосистем.
  
  дипломная работа [124,9 K], добавлен 29.11.2013
  

• Исследование показателей плодородия дерново-подзолистой почвы Московской области

  Сравнительное исследование показателей плодородия дерново-подзолистой почвы Московской области, находящейся под пашней и аналогичной почвы, находящейся в залежном состоянии более 10 лет. Морфологические описания исследуемых почв. Агрегатный анализ почв.
  
  дипломная работа [91,4 K], добавлен 23.09.2012
  

• Научно обоснованные системы земледелия

  Учение о плодородии почв. Факторы и условия плодородия. Классификация современных удобрений, применяющихся в сельском хозяйстве. Метод агрономической оценки качества поля. Построение картограммы почвенных свойств. Коэффициент структурности почвы.
  
  контрольная работа [50,3 K], добавлен 25.05.2017
  

• Машины и оборудование для дополнительной обработки почвы

  Задачи и виды дополнительной обработки почвы. Классификация машин и орудий. Зубовые и дисковые бороны. Уплотнение верхнего слоя почвы катками. Междурядная обработка почвы в посевах в целях рыхления почвы, внесения удобрений, уничтожения сорняков.
  
  презентация [228,7 K], добавлен 22.08.2013
  

• Применение минеральных удобрений в севообороте

  Применение органических и минеральных удобрений в Дуванском районе Республики Башкортостан, методы расчета дозы внесения минеральных удобрений, планирование урожая культур. Многолетний план применения удобрений в севообороте с учетом плодородия почвы.
  
  курсовая работа [96,7 K], добавлен 15.07.2009
  

• Обработка почвы

  Механическая обработка почвы в сочетании с внесением удобрений и другими агротехническими приемами — одно из условий получения высоких и устойчивых урожаев. Способы обработки почвы зависят от ее качества, зоны и биологических особенностей культуры.
  
  лекция [18,2 K], добавлен 28.05.2008
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам