ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ цинка В ПОЧВАХ.

По мнению многих ученых, основная роль в процессах формирования количественного уровня микроэлементов в почвах принадлежит генезису, петрохимии и фациальным различиям материнской породы. Содержание микроэлементов определяет ряд факторов - реакция среды, количество в почве органического вещества, интенсивность процессов биологического круговорота элементов, механический состав почв и т.д. (Виноградов, 1957; Ковда и др., 1959; Черников и др., 1995; Черников, Яшин, 1995; Кауричев и др., 2000). Определение содержания микроэлементов в почвах является состав- ной частью агроэкологической оценки земель (Черногоров и др., 2012).

Цинк в почве находится в обменной форме, в форме растворимых в во- де солей, в форме органического вещества и в составе кристаллической решетки минералов (Ковда, 1973; Bruemmer, 1985). Так как растения не используют цинк, входящий в состав минералов почвы, то главными формами поглощения элемента являются водорастворимая и обменная (Протасова, Щербаков, 2003). Процесс накопления цинка в растении определяется содержанием микроэлемента в почве, доступностью элемента растениям, реакцией среды почвы, уровнем обеспеченности другими элементами питания (Дьери, Зарин, 1965). Так, доступность цинка резко уменьшается с возрастанием концентрации в почвах кальция и фосфорных соединений, так как фосфаты образовывают с цинком труднодоступные для растений соединения. Кислая реакция почвенного раствора способствует возрастанию подвижности цинка, что обуславливает более активное его поглощение растениями (Горбылева и др., 1994; Бодеева, 2012). Концентрация элемента в незагрязненных почвах варьирует в очень большом диапазоне – 10 - 300 мг/кг. Кларк цинка по А.П. Виноградову равен 50 мг/кг (Виноградов, 1957). Согласно результатам работ Н.А. Протасовой и А.П. Щербакова (2003) концентрация валового цинка в пахотном слое чернозёмов выщелоченных Центрально – Черноземной области составляет в среднем 52±1,0 мг/кг. По данным Ю.А. Мажайского (2003), в пахотном слое чернозёмов выщелоченных Рязанской области концентрация валового цинка равна 55,7 мг/кг. В результате сплошного агрохимического обследования почв Белгородской области установлено, что в глинистых почвах с рНKCl>5,5 содержание цинка составляет 45,9 мг/кг, в глинистых почвах с рНKCl .

Агроэкологическая оценка уровня валового содержания цинка прово- дится агрохимической службой на основе утвержденных ориентировочно- допустимых концентраций (ОДК), которые для песчаных и супесчаных почв составляют 55, для суглинистых и глинистых с рНKCl5,5 – 220 мг/кг.

В наших исследованиях установлено, что валовое содержание цинка в слое 10-20 см чернозёма выщелоченного заповедника «Белогорье» (участок «Ямская степь») равно 45,7 мг/кг. С увеличением глубины профиля почвы валовое содержание цинка в почвах естественных биогеоценозов уменьшается.

Анализ результатов локального агроэкологического мониторинга установил, что среднее валовое содержание цинка в слое 0-20 см чернозёма вы- щелоченного составляет 37,1 мг/кг и с увеличением глубины достоверно снижается до 30,7 мг/кг в слое 81-100 см (табл. 3.1). Валовые запасы цинка в пахотном слое (при массе 3000 т/га) составляют 111,3 кг/га. Цинк является элементом для которого характерен биофильный режим накопления в горизонте гумусообразования, так как существенное содержание органического вещества приводит к образованию нерастворимых гуматов цинка. Данный процесс в черноземах выражен достаточно сильно. Пространственная вариабельность валового содержания цинка в чернозёмах выщелоченных была до- статочно велика (от 26,7 до 51,2 мг/кг). Обследование почв не выявило случаев превышения уровней ОДК.

Валовое содержание цинка в почве не дает объективной картины о его доступности культурам, следовательно, для оценки обеспеченности сельско- хозяйственных культур микроэлементом необходимо определение в почве со- держания его подвижных форм, которые извлекаются ацетатно-аммонийным буфером (ААБ) с рН 4,8.

Многие исследователи отмечают, что содержание подвижных форм цинка в пахотных почвах ЦЧО низкое, и для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур целесообразно применение микроудобрений (Копаева, 1971; Адерихин и др.,1981; Протасова, Щербаков, 2003).

Вариационно-статистические показатели содержания цинка в чернозёме выщелоченном, мг/кг.

Содержание подвижных форм цинка в целинном черноземе типичном заповедника «Белогорье» (участок «Ямская степь») составляет 0,79 мг/кг, что по современной оценочной шкале для пахотных почв соответствует низкому уровню.

Среднее содержание подвижных форм цинка в чернозёме выщелочен- ном реперных объектов весьма незначительно и в слое 0-20 см составляет 0,74 мг/кг (порядка 2% от общего количества). Колебания содержания подвижных форм элемента по реперным объектам находятся в пределах 0,52- 0,93 мг/кг. Запасы подвижного цинка в пахотном слое почвы составляют 2,22 кг/га. С увеличением глубины почвенного профиля отмечается тенденция к снижению содержания подвижных форм цинка. Одним из наиболее значимых параметров, определяющих закономерности распределения подвижных форм элементов по почвенному профилю, является значение рНKCl почвенного раствора. В чернозёмах выщелоченных идет закономерная смена реакции среды с глубиной. На глубине 40-60 см (на границе горизонтов А и В) происходит резкое изменение значения величины рНKCl (с 5,5 до 6,0) и формируется щелочной барьер, способствующий снижению концентрации подвижных форм микроэлементов.

Данные сплошного агрохимического обследования свидетельствуют о снижении содержания подвижного цинка в почвах Белгородской области за последние годы. Средневзвешенное значение показателя составляло за пери- од с 1990 по 1994 гг. – 1,44 мг/кг, за период с 1995 по 1999 гг. – 0,66 мг/кг, за период с 2000 по 2004 гг. – 0,51 мг/кг, за период с 2005 по 2009 гг. – 0,50 мг/кг. Только в 2010-2014 гг. наметилась тенденция к повышению данного показателя до 0,53 мг/кг (рис. 3.1). По результатам обследования за период с 2010 по 2014 годы 99,2 % пахотных почв области относятся к категории низкообеспеченных по содержанию подвижных форм цинка. Наиболее низкое содержание подвижного цинка наблюдается в почвах Ровеньского (0,39 мг/кг) и Старооскольского (0,41 мг/кг) районов, а наиболее высокое – в почвах Борисовского (0,77 мг/кг) и Ракитянского (0,66 мг/кг) районов.

Наиболее низкие значения элемента характерны для юго-восточной части области, на которой распространены черноземы обыкновенные и цинк образует труднорастворимые карбонатные соединения. Более высокая концентрация подвижных форм цинка наблюдается на территории Среднерусской лесостепной провинции, которые приурочены в основном к поймам рек, с преобладающим подтипом почвы – чернозёмом выщелоченным и оподзоленным, и серыми лесными почвами.

Среди причин низкой обеспеченности пахотных чернозёмов подвижным цинком можно выделить, по крайней мере, две. Во-первых, низкое фоновое содержание подвижных форм этих элементов в целинных почвах. Во- вторых, их отрицательный баланс в агроэкосистемах, вызванный низким уровнем использования органических удобрений, который наблюдался в Белгородской области на протяжении 1995-2009 гг. (Лукин и др., 2006; Меленцова, 2007; Корнейко, 2008)

Для агроэкологического нормирования содержания подвижных форм цинка в почвах установлен уровень ПДК, равный 23 мг/кг. Пахотных почв с превышением данного ПДК на территории области никогда не выявлялось.

Распределение почв пашни по содержанию подвижных форм цинка (2009-2014 гг.), % от обследованной площади.