Influence of mineral fertilizers on decontamination of leached black soils of Krasnoyarsk Krai on the example of diammonium phosphate NP 18:46

Загрязнение тяжелыми металлами почв сельскохозяйственного назначения приобретает угрожающий масштаб. Так, авторами

Поэтому целью наших исследований была оценка влияния минерального удобрения (диаммоний фосфат (NP 18:46)) на аккумуляцию тяжелых металлов в почве.

Тяжелые металлы вносились в слой почвы толщиной 0...20 см в виде хорошо растворимых солей (уксуснокислый свинец, сульфат кадмия гидратированный) в концентрации от 1 до 5ПДК на чистый металл. В схему опыта входили варианты с внесением детоксиканта – Диаммонийфосфат NP 18:46 (универсальное высококонцентрированное безнитратное азотно-фосфорное удобрение). Расчет концентраций ТМ произведен согласно данным ПДК с учетом фонового содержания металлов, приведенных гигиеническими нормативами (СанПиН 1.2.3685-21), а доза внесения Диаммонийфосфат NP 18:46 – согласно рекомендациям производителя.

После внесения свинца почва инкубировалась в течение 30 дней. Исследования проведены в условиях Красноярского края на выщелоченном черноземе.

Отбор почвенных образцов проводился в начале и конце вегетационного периода возделываемых растений (яровой рапс Brassicanapusssp. Oleifera сорта Надежный 92) в слое почвы 0-20 см согласно ГОСТ Р 58595-2019. Посев семян в количестве 30 штук на одну емкость, площадью 0,3 м2производили в чернозем выщелоченный, повторность опыта четырехкратная.

Определение подвижных и валовых форм тяжелых металлов (Pb, Cd) проводили на атомно-абсорбционном анализаторе PinAAcle 900T (НИЦ ФГБОУ ВО Красноярского ГАУ).

Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием надстройки «Пакет анализа» в программном обеспечении Microsoft Office Excel 2010 и Statistica 6,0 for Windows.

Изучение влияния различных доз детоксиканта на содержание валовых (табл.1) и подвижных (табл. 2) форм ТМ (Pb, Cd) в почвогрунте проводили после уборки урожая ярового рапса.

Анализ валового содержания токсикантов: свинца, кадмия, как и следовало ожидать, показывает повышенное содержание в черноземе, выщелоченном при дополнительном внесении их водных растворов в почву.  При этом содержание ТМ увеличивается пропорционально концентрации внесенного загрязнителя – в 5-6 раз в сравнении с контрольным вариантом, с фоновым вариантом – в 11-18 раз. При внесении повышенных доз ТМ содержание токсикантов превышало предельно-допустимую концентрацию (ПДК) в 5 раз. Совместное внесение ТМ с детоксиканом способствовало их большему связыванию почвенно–поглощающим комплексом.

Изучение содержания подвижных форм ТМ показало, что дополнительная обработка почвы их водными растворами привечало к резкому повышению содержания в ней подвижных форм этих элементов.

Особенно важным является определение содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве как более доступных для растений, так и наиболее опасных. В наших экспериментах установлено, что концентрация подвижной формы металлов в почвах зависит от дозы их внесения и достоверно снижается при применении исследуемого детоксиканта. Наблюдается обратная зависимость между уровнем концентрации подвижной формы тяжелых металлов в почвах и дозами детоксиканта.

Содержание подвижного кадмия варьировало от 0,07 мг/кг до 1,02 мг/кг, при этом относительное его содержание (% от валового) изменялось от 11% в контроле до 57% при высоком уровне загрязнения почвы. Для свинца содержание подвижных форм составляло от 1,12 (фон) до 44,9 мг/кг; доля подвижных форм данного элемента при уровнях загрязнения 1–5 ПДК составляла 13% – 24% от валового содержания. Следовательно, внесение ТМ (Pb, Cd) в чернозем выщелоченный в дозах 1–5 ПДК приводило к резкому повышению содержанию их подвижных форм.

По степени подвижности элементов в условиях полевого опыта металлы в убывающем ряду можно расположить следующим образом: Cd>Pb. Таким образом, по нашим данным, кадмий обладал на порядок большей подвижностью, чем свинец, что согласуется с данными других исследователей

При модельном загрязнении почвы ТМ от 1 до 5 ПДК за 120 дней инкубации ТМ в почве наблюдалось значительное изменение подвижности свинца и кадмия. Так, изменение подвижности свинца в почвенном слое 0-20 см составляло 0,7–11%, кадмия – 2,6–9,5% соответственно, при применении двойной дозы токсиканта было зафиксировано снижение данной величины на 55% (Pb) и 58% (Cd).

Во время инкубации почвы часть подвижных форм ТМ в результате влияния почвенных факторов перешла в недоступное для растений состояние. Однако снижение почвой подвижности внесенных ТМ было неодинаковым и зависело от дозы: чем выше была доза, тем меньшее количество ТМ (в процентном отношении) фиксировалось почвой.

В результате выполнения данной работы было установлено, что внесение ТМ в почву приводит к резкому повышению содержания в ней подвижных форм свинца и кадмия. Наблюдается обратная зависимость между уровнем концентрации подвижной формы данных тяжелых металлов в почвах и дозами детоксиканта. Установлено, что происходит достоверное (P≤0,01) снижение до ПДУ концентрации ТМ в почве при использовании диаммония фосфата (NP 18:46) в дозе 200 кг/га.

При внесении двойных доз диаммония фосфата (NP 18:46) через 120 дней инкубации подвижность тяжелых металлов по сравнению с контролем снизилась на 4,6 и 3,2% (Pb), и 6,5 и 7,3% (Cd), соответственно.