В определенной степени поступление ТМ из ОСВ в растения зависит от свойств самих металлов. В больших количествах могут накапливаться цинк, кадмий, кобальт, никель; в меньшей – свинец, медь, стронций, ртуть. Это объясняется чаще всего их неодинаковой способностью к взаимодействию с ППК почвы. Взаимодействие элементов друг с другом также оказывает влияние на процесс их поглощения растениями.
Распределение ТМ в растениях носит неравномерный характер. В нем участвуют питательные вещества, вода, поглощенные растениями из почвы и продукты обмена веществ. В вегетативных органах растений металлов обычно накапливается больше, чем в их генеративных частях. Для устранения токсичного действия некоторых металлов в растениях образуются коньюгаты ТМ с эндогенными продуктами обмена веществ. Следует иметь в виду, что растения могут накапливать под действием ОСВ большую биомассу, могут нормально развиваться, а полученная продукция может иметь хороший товарный вид, но концентрация ТМ будет высокой [15, 19].
Абсолютное большинство исследователей в нашей стране и за рубежом отмечают повышение биомассы и продуктивности растений при внесении различных доз осадков сточных вод в качестве удобрения, несмотря на проблему поступления и накопления ТМ.
Анализ литературных источников выявил относительно слабую изученность вопроса, связанного с использованием ОСВ в сельском хозяйстве при отсутствии отечественных исследований по ряду моментов, в том числе по ОСВ с ОСК г. Калуги.
Противоречивость мнений и выводов, существующих в научной литературе об использовании ОСВ в качестве удобрений растений и мелиоранта почв, а также недостаточность экспериментальных данных по использованию в АПК Калужской области осадков сточных вод г. Калуги качестве удобрения сельскохозяйственных культур послужили основанием для проведения наших исследований [7, 27, 30, 31].
Глава 2. Условия и методика проведения исследований
2.1 Условия проведения исследований. Климат и метеорологические условия 2007 года
Район местонахождения учебно-опытного поля характеризуется умеренно-континентальным климатом с теплым летом и умеренно-холодной зимой, устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными сезонами.
Переход среднесуточной температуры через +5°С приходится на 18 апреля, а продолжительность периода с температурой выше +5°С составляет 174 – 177 дней. Из приведенных данных видно, что теплом могут быть здесь обеспечены все сельскохозяйственные культуры. Переход среднесуточной температуры воздуха через +10°С приходится на первую декаду мая, а продолжительность периода составляет 135 – 138 дней. Весенние заморозки на ровных открытых местах заканчиваются в среднем 6-10 мая, а осенние начинаются 24 – 27 сентября. Продолжительность безморозного периода составляет 135 – 146 дней. Полное оттаивание почвы наблюдается 23 – 24 апреля. По влагообеспеченности район поля можно отнести к зоне достаточного увлажнения. Сумма осадков за период с температурой выше +10°С составляет 300 – 320 мм, а испаряемость за тот же период 195 – 210 мм.
4. Среднесуточная температура воздуха и сумма атмосферных осадков за вегетационный период 2007 года
| Месяц | Декада | Сумма осадков, мм | Средняя температура воздуха, °С | ||||
| 2007г. | Сред. многол.норма | % к норме | 2007г. | Сред. многол.норма | % к норме | ||
| Апрель | 3 | 14 | 14,8 | 27 | 6,5 | 8,2 | 79 |
| Май | 1 | 11 | 16,9 | 65 | 11,6 | 10,7 | 108 |
| 2 | 48 | 17,0 | 282 | 11,5 | 12,3 | 93 | |
| 3 | 33 | 20,0 | 165 | 12,3 | 13,8 | 89 | |
| всего | 92 | 53,9 | 172 | 11,8 | 12,3 | 96 | |
| Июнь | 1 | 24 | 24,1 | 114 | 14,5 | 15,2 | 97 |
| 2 | 8 | 22,9 | 35 | 16,1 | 16,2 | 99 | |
| 3 | 27 | 25,0 | 108 | 21,7 | 17,2 | 126 | |
| всего | 59 | 70,0 | 84 | 17,4 | 16,2 | 107 | |
| Июль | 1 | 19 | 30 | 63 | 17,0 | 17,8 | 96 |
| 2 | 19 | 31 | 61 | 19,3 | 18,1 | 107 | |
| 3 | 27 | 31 | 87 | 15,1 | 18,1 | 92 | |
| всего | 65 | 92 | 71 | 17,1 | 18,0 | 95 | |
| Август | 1 | 66 | 26 | 254 | 15,9 | 17,8 | 89 |
| 2 | 22 | 25 | 88 | 18,5 | 16,5 | 112 | |
| 3 | 107 | 24 | 446 | 16,6 | 15,1 | 110 | |
| всего | 195 | 75 | 260 | 17,0 | 16,5 | 103 | |
| Сентябрь | 1 | 39 | 19 | 205 | 14,7 | 13,0 | 113 |
| За вегетационный период | 455 | 325 | 140 | 15,1 | 15,0 | 101 | |
Сумма осадков за вегетационный период ячменя в 2007 году на 130мм выпало больше в сравнении с многолетними данными. В наиболее критический период (выход в трубку - колошение) и в целом по фазам развития, количество влаги и температурный режим находились в оптимальных значениях для роста и развития растений ячменя
По природно-географическому районированию Калужской области земельная площадь учебно-опытного поля относится к Угринско-Суходревскому району Смоленско-Московской провинции. Территория учебно-опытного поля делится ложбинами стока на несколько слабоприподнятых участков. Здесь сформировались дерново-подзолистые почвы супесчаные по механическому составу на водно-ледниковых отложениях, подстилаемых мореной. Грунтовые воды подходят ближе к поверхности в ложбинах стока, а так же здесь происходит застой дождевых и талых вод, в результате этого происходит процесс оглеения почв. Здесь сформировались дерновоподзолистые глеевые почвы. К ложбинам стока примыкают слабопониженные участки равнины, где сформировались дерново-среднеподзолистые слабоглееватые почвы. Более половины территории учебно-опытного поля занято лесами. В геологическом строении территории учебно-опытного поля большая роль принадлежит четвертичным отложениям. Почвообразующие породы на данной территории представлены водно-ледниковыми отложениями, которые на раз личной глубине подстилаются мореной суглинистой. Водно-ледниковые отложения представлены рыхлыми, слоистыми песками. Эти породы крайне бедны зольными элементами. В механическом составе водно-ледниковых отложений преобладает фракции песка. В химическом отношении водно-ледниковые отложения характеризуются невысокой суммой поглощенных оснований (3,8-5,2 мг-экв./100 г почвы), гидролитическая кислотность так же низкая (0,35-0,28 мг-экв./100 г почвы). Степень насыщенности основаниями от 81,2 до 93,6 °/о. Реакция почвенной среды от сильнокислой до близкой к нейтральной (рН 4,5-6,4). Содержание фосфора в среднем 16,25 мг на 100г почвы, калия 13,6 мг на 100г почвы. Подстилание водно-ледниковых отложений мореной оказывает существенное влияние на формирование почвенного профиля. При подстилании водно-ледниковых отложений мореной резко меняется водный режим, так как морена является хорошим водоупором, задерживает влагу, которую при сильном иссушении верхних горизонтов могут использовать растения. Подстилание верхних супесчаных и песчаньix горизонтов суглинистой мореной имеет свои и отрицательные свойства, так как в весеннее время и во влажные годы морена держит верховодку, что сильно затрудняет своевременную вспашку и дальнейшую обработку почвы. Почвенный покров учебно-опытного поля представлен дерново-подзолистыми почвами нормально увлажнения. По рельефу данные почвы приурочены к слабоповышенным водоразделам. Пахотный горизонт (Апах) имеет светло-серую окраску, часто с белосоватобурыми пятнами припашки нижнего горизонта и характеризуется комковатой структурой или бесструктурный. Мощность пахотного горизонта колеблется от 24 до 34см. Ниже замечают хорошо выраженный оподзоленный горизонт А2, мощностью от 9 до 20см с буровато-белесой окраской. Далее, как правило, переходный подзолистый горизонт А2В с белесой окраской. Иллювиальные горизонты В1 и В2 представлены бесструктурными песками буровато – белесого цвета. Данные химического состава почв учебно-опытного поля, на котором расположен экспериментальный севооборот, приведены в таблице 5.
5. Химический состав почв учебно-опытного поля КФ РГАУ-МСХА
| Номер почвенного профиля | ||||||
| 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
| Горизонт | Ап | А2 | А2в1 | В1 | В2 | В3 |
| Глубина, см | 0 - 28 | 28 - 38 | 40 - 50 | 65 - 75 | 85 - 95 | 130 – 140 |
| Гумус, % | 1,21 | 0,17 | - | - | - | - |
| Сумма поглощенных оснований, мг – экв/100г почвы | 5,8 | 4,8 | 5,9 | 8,3 | 10,0 | 13,0 |
| Гидролитическая кислотность, мг – экв/100г почвы | 0,58 | 0,58 | 0,88 | 2,28 | 4,03 | 4,2 |
| Степень насыщенности основаниями, % | 91,6 | 80,0 | 87,0 | 78,4 | 78,2 | 75,6 |
| рН сол | 6,5 | 6,0 | 5,3 | 3,9 | 3,4 | 3,4 |
| Р2О5, мг на/100 г почвы | 26,3 | 6,0 | 2,8 | - | - | - |
| К2О, мг на/100 г почвы | 8,5 | 8,5 | 2,5 | - | - | - |
Супесчаные почвы отличаются низким естественным плодородием, они сыпучи, легко водо – и воздухопроницаемы, маловлагоемки, имеют низкую поглотительную способность. Органические вещества в таких почвах хорошо разлагаются и минерализуются, а минеральные (нитратные формы) вымываются в нижележащие горизонты. Поэтому при внесении органических удобрений необходимо увеличивать нормы и запахивать на глубину 18 – 22см. Для ускоренного повышения плодородия данных почв необходимо применять целый комплекс агротехнических мероприятий.