Содержание бора в почвах Гомельской области

Почвы и растения — важные компоненты биологической среды, которая может быть в целом охарактеризована как огромная, сложная и постоянно изменяющаяся часть биосферы [1], [2]. Распространенность микроэлементов в почвах влияет на поступле­ние этих элементов в живые организмы и поэтому имеет большое значение в исследованиях в области охраны окружающей среды и производства продуктов питания [3], [4].

Среди почвенных микрокомпонентов питания растения требовательны к содержанию в них бора. Бор — единственный неметалл в III группе. В земной коре он распределен неодно­родно. Содержание бора в породах возрастает с их кислотностью. При химическом выветри­вании пород бор легко переходит в раствор, образуя различные анионы.

Поведение бора в почвах широко изучалось. Показано, что бор гораздо сильнее сорби­руется почвой, чем другие анионы. Тип сорбции бора на поверхности глин сходен больше с сорбцией катионов, нежели анионов. Преобладающими механизмами в кислых и нейтраль­ных почвах является адсорбция бора кислородными и гидроксильными радикалами на по­верхности алюмосиликатов и путем включения в их межслоевые или структурные позиции. Описаны различные механизмы реакций бора с компонентами почв. Эти реакции в основном зависят от рН, причем максимум всегда наблюдается при рН выше 7. Концентрация бора в почвенных растворах относительно высока и может составлять 67-3000 мкг/л [5].

Среди микрокомпонентов питания бор считается наиболее подвижным элементом в почвах. Его передвижение в почве зависит от потока воды, с которой он вымывается вниз по почвенному профилю.

В большинстве почв бор сравнительно дефицитный элемент. Однако при избыточном его внесении с удобрениями почвы могут содержать опасные количества этого элемента. Сточные воды, используемые для поливки, и выбросы в атмосферу золы от сжигания топли­ва могут также быть важным источником загрязнения почв бором.

В почве бор взаимодействует с другими минеральными элементами. Особенно часто обнаруживается взаимосвязь между бором и кальцием. Растения развиваются нормально при условии, что существует определенный баланс как в поступлении бора и кальция, так и в концентрации их в тканях. Обычно в кислых почвах часто отмечается дефицит бора, вызван­ный известкованием. Показано, что известкование приводит к пониженной адсорбции бора, поэтому токсичное действие этого элемента может быть ослаблено или даже предотвращено внесением кальция в почву. Это явление объясняется как реакциями в почвенной среде, так и метаболическими процессами.

Считается, что бор и фосфор аналогично взаимодействуют с группой ОН-, поэтому потреб­ление этих элементов растениями сходно. Потребление и распределение фосфора в растениях во многом зависит от концентрации бора, так как она снижает подвижность фосфора в корнях.

Растворимые в почве формы бора легко доступны для растений, которые могут потреб­лять как недиссоциированную борную кислоту, так и другие формы бора, присутствующие в питающем растворе. В метаболизме растений бор играет незаменимую роль, особенно у выс­ших растений. Его функции у растений связаны с процессами метаболизма углеводов и пе­реносом сахаров через клеточные мембраны; синтезом нуклеиновых кислот и фитогормонов; образованием клеточных стенок; развитием растительных тканей [6].

Для некоторых видов растений характерны дефицит бора или его недостаточность для таких сельскохозяйственных культур как, сахарная и кормовая свекла, сельдерей, подсол­нечник, бобовые, яблони. Симптомы недостаточности бора обычно проявляются в задержке и ненормальном развитии ростовых точек, голубовато-зеленой окраске молодых листьев и ухудшении образования плодов.

С другой стороны, некоторые виды растений обладают низкой потребностью в боре и мо­гут быть чувствительны к повышенным уровням его содержания, даже если последние лишь не­намного превышают необходимые для нормального роста. Для таких растений токсичное дейст­вие бора может возрастать при интенсивном применении борсодержащих удобрений.

На чувствительные к бору сельскохозяйственные культуры (например, зерновые) ока­зывают влияние даже низкие его концентрации в почвенных растворах (около 1 т/л). Многие другие культуры могут быть нечувствительны и к 5 мг/л, но 10-15 мг/л токсичны даже для толерантных видов [7].

Цель работы — провести анализ результатов исследований на содержание бора в поч­вах сельскохозяйственных районов Гомельской области [8].

Материал и методы исследований

Материалы работы — результаты многолетних ис­следований почв Гомельской области. Методы исследований — классические методы агрохи­мии и почвоведения. Кроме того, были также использованы общенаучные методы — анализа и синтеза, индукции и дедукции, аналогии и моделирования, абстрагирования и конкретизации.

Результаты исследований и их обсуждение

В рамках Министерства сельского хозяй­ства и продовольствия в республике изучением агрохимических показателей почв занимают­ся областные проектно-изыскательские станции химизации сельского хозяйства (ОПИСХ), которые располагают необходимым для этого оборудованием и персоналом. Например, Го­мельская ОПИСХ строит свою работу таким образом, чтобы один раз в четыре года обследо­вать почвы всех районов области на содержание минеральных веществ, в том числе бора.

Станцией в 2017 г. было повторено изучение агрохимических показателей почв сель­скохозяйственных земель шести районов Гомельской области, где до этого в 2013 г. оно про­водилось. На периодичности обследования и изучении агрохимических показателей строится многолетняя работа предприятия. В число шести районов входили Октябрьский, Мозырский, Лоевский, Буда-Кошелевский, Кормянский и Чечерский. В 2013 г. в этих районах было об­следовано 174,3 тыс. га, в 2017 г. — 187,2 тыс. га пахотных земель сельскохозяйственных уго­дий в 52 сельхозпредприятиях (таблица 1).

Как следует из показателей таблицы 1 по содержанию бора, почвы сельскохозяйствен­ных угодий распределяются на группы с применением интервальной градации показателей. Например, для дерново-подзолистых почв установлены интервалы показателей бора менее 0,30; 0,31-0,70; 0,71-1,00 и более 1,01 мг/кг почвы. Анализ результатов исследований свиде­тельствует, что от 57,5 % до 90,6 % площадей пахотных земель в настоящее время содержат бор в пределах от 0,31 до 0,70 мг/кг почвы. В то же время, если удельный вес площадей перво­го интервала (менее 0,3 мг/кг почвы) в 2013 г. составил 0,6 % от всей площади обследованных площадей, то в 2017 г. площадей в данном интервале увеличилось в 9,3 раза. Также увеличи­лось количество площадей в третьем интервале с 10,2 % до 16,3 % и в четвертом интервале с 5,6 % до 6,2 %. Во втором интервале (0,31-0,70 мг/кг бора в почве) произошло уменьшение площадей на 11,7 % с 83,6 до 71,9 %. Из этого следует, что за счёт интервала 0,31-0,70 мг/кг бора в почве произошло увеличение на 5 % площадей в интервале менее 0,3 мг/кг бора в почве и на 6,7 % увеличение количества площадей в интервалах более 0,71 мг/кг почвы.

Таблица 1 — Агрохимическая характеристика пахотной почвы шести районов Гомельской области по содержанию бора

 
Примечание: х — градация для минеральных почв, хх — градация для торфяных почв.

Определение средневзвешенного содержания бора в пахотной почве в целом по шести районам на 0,02 мг/кг было выше в сравнении с предыдущим обследованием данных почв (рисунок 1).

Исключение составлял лишь показатель в Лоевском районе, где он был ниже на 0,08 мг/кг почвы. Колебание средневзвешенного показателя по отдельным районам в 2013 г. находилось в пределах 0,44-0,72 мг/кг, в 2017 г. — 0,49-0,76 мг/кг почвы.

Одновременно с пахотными почвами обследовались и луговые почвы (таблица 2). С этой целью были отобраны пробы почвы луговых земель на площади 66,97 тыс. га в 2013 г. и 57,0 тыс. га в 2017 г.

Распределение площадей по группам в соответствии с удельной концентрацией бора в почве показало, если в 2013 г. в первую группу их входило 0,7 %, во вторую группу 67,6 %, третью группу 16,3 % и четвертую группу 15,4 %, то в 2017 г. — соответственно 2,5 %, 55,2 %, 21,7 % и 20,6 %. Из этих показателей следует, что количество луговых почв с самым низким содержанием бора (первая группа) приросло на 1,8 %. Отмечен прирост площадей в третьей на 5,4 % и в четвёртой группе на 5,2 %. Увеличение количества площадей в перечис­ленных группах произошло за счёт их снижения на 12,4 % во второй группе. Обращает на себя внимание тот факт, что если в 2013 г. в Лоевском и Чечерском районах угодий с содер­жанием бора в почве менее 0,3 мг/кг не было обнаружено, то уже в 2017 г. таких площадей установлено в количестве 462 га и 51 га соответственно.

Сравнение количества почв пахотных и луговых площадей по содержанию бора свиде­тельствует, что если в 2013 г. 0,6-0,7 % пахотных и луговых почв находилось в первой груп­пе (было примерно одинаковое количество), то в 2017 г. — уже 5,6 % пахотных и 2,5 % луго­вых. Это говорит о том, что произошло снижение содержания бора в обоих видах почв, при­чём в пахотной — в 2,2 раза больше, чем в луговой.

Таблица 2 — Агрохимическая характеристика луговой почвы шести районов Гомельской области по содержанию бора

Примечание: х — градация для минеральных почв, хх — градация для торфяных почв.

Изменение средневзвешенных показателей содержания бора через четырехлетний пе­риод на почвах улучшенных луговых угодий приведено на рисунке 2. Так, только в Лоевском районе данный показатель в 2017 г. был меньше на 0,1 мг/кг почвы, а в Октябрьском районе он увеличился на 0,11 мг/кг, Мозырском районе — на 0,07 мг/кг почвы, в Буда-Кошелёвском — на 0,17 мг/кг почвы, в Кормянском — на 0,13 мг/кг почвы и в Чечерском рай­оне — на 0,01 мг/кг почвы. Колебания средневзвешенного показателя по отдельным районам в 2013 г. находилось в пределах 0,52-0,83 мг/кг, в 2017 г. — 0,59-0,94 мг/кг почвы. Средне­взвешенное содержание в луговой почве бора в 2013 г. было в количестве 0,70 мг/кг почвы, в 2017 г. — 0,77 мг/кг почвы или было больше на 0,07 мг/кг почвы.

Сравнение изменения средневзвешенных показателей содержания бора в пахотной и луговой почвах свидетельствует, что если за четырёхлетний период на пахотной почве прирост показателя составил 0,02 мг/кг почвы, то на луговых угодьях — 0,07 мг/кг. Следовательно, скорость накопления бора в луговой почве оказалась более чем в 3,5 раза высокой в сравнении с пахотной почвой.

Содержание бора в пахотных почвах интенсивно исследовалось во всем мире. Суммар­ные содержания бора в поверхностном слое почв изменяются от 1 до 467 мг/кг при средних значениях 9-85 мг/кг. Самые низкие его концентрации установлены в песчанистых и супесчанистых почвах, а наивысшие — в солончаках [5].

Заключение

Бор относится к минеральным элементам, имеющим большое значение в развитии и росте растений. Основным источником бора для растений является почва. Анализ результатов исследований по содержанию бора в почве сельскохозяйственных районов Го­мельской области свидетельствует о колебании его средневзвешенных показателей в 2013 г. в пахотной почве в пределах 0,44-0,72 мг/кг, в 2017 г. — 0,49-0,76 мг/кг, в луговой — соответ­ственно 0,52-0,83 и 0,59-0,94 мг/кг. Средневзвешенное содержание бора в луговой почве в 2013 г. имело значение на уровне 0,70 мг/кг, через четыре года — 0,77 мг/кг, в пахотной почве соответственно — 0,57 и 0,59 мг/кг почвы. Следовательно, за четырёхлетний период на па­хотной почве прирост показателя составил 0,02 мг/кг почвы, на луговых угодьях — 0,07 мг/кг.

Наблюдается перераспределение количества площадей с содержанием бора 0,31-0,70 мг/кг в сторону с более низким содержанием в почве бора и в сторону с более высоким его содер­жанием. Так, в 2013 г. 0,6 % обследованных площадей пахотных почв имели удельную кон­центрацию бора менее 0,3 мг/кг почвы, то по состоянию на 2017 г. уже 5,6 %, соответственно луговых почв — с 0,7 % до 2,5 %. Прирост в 2017 г. пахотных площадей с содержанием бора выше 0,71 мг/кг составил 6,7 %, луговых 10,6 %.

Литература

1. Подоляк, А.Г. Научные аспекты сельскохозяйственного производства в постчернобыльских ус­ловиях / А.Г. Подоляк, В.В. Валетов. А.Ф. Карпенко. — Мозырь: МГПУ им. И.П. Шамякина, 2017. — 240 с.
2. Кормопроизводство: учебник для студентов высших учебных заведений по агрономическим специальностям / А.А. Шелюто [и др.]; под ред А.А. Шелюто. — Минск: ИВЦ Минфина, 2009. — 472 с.
3. Георгиевский, В.И. Минеральное питание животных / В.И. Георгиевский, Б.Н. Анненков, В.Т. Самохин. — М.: Колос, 1979. — 471 с.
4. Карпенко, А.Ф. Эколого-экономические проблемы агропроизводства Гомельской области после Чернобыльской катастрофы: монография / А.Ф. Карпенко. — Брянск: Дельта, 2012. — 258 с.
5. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас; пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — С. 118-135.
6. Школьник, М.Я. Основная концепция физиологической роли бора в растениях / М.Я. Школьник //Физиология растений. — 1974. — Вып. 21. — С. 174.
7. Алиханова, О.И. Токсическое действие бора на растения / О.И. Алиханова // Агрохимия. — 1980. — №7. — С. 98.
8. Рекомендации по оптимизации системы применения удобрений под многолетние злаковые и бобово-злаковые травосмеси на загрязненной радионуклидами торфяных почвах / РНИУП «Институт радиологии»; подгот.: А.Г. Подоляк [и др.]. — Минск: Институт радиологии, 2012. — 40 с.

Автор: А.Ф. Карпенко
Источник: Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. Сер.: Естественные науки. — 2019. — № 6 (117). С. 45-49.