2.2 Подбор посевных культур
Правильный подбор культур с учётом конкретных почвенных условий имеет первостепенное значение для обеспечения максимального урожая. В первую очередь необходимо знать пригодность почв для выращивания тех или иных культур. Наиболее продуктивны и эффективны:
для суглинистых хорошо окультуренных почв: из зерновых и зернобобовых -- озимая пшеница, ячмень, озимая рожь, тритикале, горох; из кормовых -- клевер, люцерна, горох, кукуруза, кормовая капуста, полусахарная и кормовая свёкла, брюква, морковь, картофель; из технических -- лён и сахарная свёкла;
для суглинистых слабо- и средне-окультуренных почв: из зерновых и зернобобовых -- озимая рожь, ячмень, овёс, горох, люпин; из кормовых -- клевер, люпин, горох, вика, картофель;
для супесчаных почв с неглубоким (0,5 м) залеганием морены: из зерновых и зернобобовых -- озимая рожь, ячмень, тритикале, овёс, кормовой люпин и горох; из кормовых -- клевер, люцерна, люпин, сераделла, горох, кукуруза, кормовая капуста, картофель, кормовая свёкла, брюква и морковь; из технических -- лён и сахарная свёкла;
для супесчаных почв, подстилаемых мореной с глубины 1 м: из зерновых и зернобобовых -- озимая рожь, ячмень, овёс, люпин; из кормовых -- люпин, сераделла, клевер, клевер + злаки, кукуруза, пелюшка, картофель;
для супесчаных почв, подстилаемых песком: из зерновых и зернобобовых: озимая рожь, ячмень, овёс, люпин, сераделла, пелюшка, клевер + злаки, кукуруза, картофель;
для песчаных почв: из зерновых и зернобобовых -- озимая рожь, овёс, люпин;из кормовых -- люпин, картофель.
При определении оптимальной структуры посевных площадей принципиально важно учитывать следующее:
- на основе учёта почвенно-климатических и хозяйственно-экономических условий необходимо сразу же определить специализацию хозяйства по производству тех или иных продуктов растениеводства и животноводства;
- культуры должны подбираться с максимальным учётом почвенных условий (тип почвы, её механический состав, степень увлажнения, окультуренность и т.д.) с тем, чтобы обеспечить наибольшую производительность используемой пашни;
- состав культур и их соотношение должны обеспечивать агрономически выдержанное их чередование в севооборотах;
- должно быть принято во внимание наличие естественных кормовых угодий и их качественное состояние. В хозяйствах с небольшой площадью сенокосов и пастбищ следует увеличивать удельный вес кормовых культур на пашне, а при большей обеспеченности луговыми угодьями -- больше пахотной площади занимать зерновыми культурами и меньше кормовыми;
- животноводство должно базироваться на кормах собственного производства с учётом наиболее приемлемого в конкретном хозяйстве типа кормления. С учётом вида животных, способа содержания скота состав хультур и их сочетание должны обеспечивать зоотехнически выдержанную структуру кормов, покрывать потребность в основных питательных веществах при наибольшем их выходе с 1 га земельной площади;
- необходимо учитывать обеспеченность хозяйства материально-техническими ресурсами, уровень механизации при возделывании сельскохозяйственных культур и при заготовке кормов.
Способ подбора комплементарных культур для смешанных посевов, включающий совместное проращивание семян, используемых для посева культур, в термостате, и получение данных о характере взаимодействия растений различных видов и сортов, отличающийся тем, что в качестве критерия оценки аллелопатического взаимовлияния и комплементарности растений используется степень изменения силы роста семян культур при совместном проращивании обоих компонентов по суммарному проценту снижения длины проростков и корешков с выделением трех степеней подавления силы роста бобовой культуры по сравнению с ее однокомпонентным проращиванием: сильная (свыше 50%), средняя (50-25%) и слабая (менее 25%), на основании которой пропорционально степени подавления уменьшают норму высева второго компонента.
Раздел 3. Экологическое состояние земель хозяйства и меры по борьбе с загрязнением почвы тяжелыми металлами
Земли СПК «Алтайское» Кяхтинского района подвержены загрязнению тяжелыми металлами. Большая часть сельскохозяйственных угодий находится вблизи автомобильных дорог, скотомогильников овцеферм, котельной (мощностью до 7 т. угля), АЗС (мощностью на 30 машин любого типа) и других источников токсичных выбросов.
Период полуудаления или удаления половины от начальной концентрации составляет продолжительное время: для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 110 лет, для меди - от 310 до 1500 лет и для свинца - от 740 до 5900 лет. В гумусовой части почвы происходит первичная трансформация попавших в нее соединений.
Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды.
В загрязненных почвах глубина проникновения ТМ не превышает 20 см, при сильном загрязнении ТМ могут проникать на глубину до 1,5м. Среди всех тяжелых металлов цинк и ртуть обладают наибольшей миграционной способностью и распределяются равномерно в слое почвы на глубине 0…20 см, в то время как свинец накапливается только в поверхностном слое (0…2,5 см). Промежуточное положение между этими металлами занимает кадмий.
У свинца четко выражена тенденция к накоплению в почве, т.к. его ионы малоподвижны даже при низких значениях рН. Для различных видов почв скорость вымывания свинца колеблется от 4г до 30 г/га в год. В то же время количество вносимого свинца может составлять в различных районах 40…530 г/га в год. Попадающий при химическом загрязнении в почву свинец сравнительно легко образует гидроксид в нейтральной или щелочной среде. Если почва содержит растворимые фосфаты, тогда гидроксид свинца переходит в труднорастворимые фосфаты.
Опасность попадания свинца с частицами почв в организм ребенка является одним из определяющих факторов при оценке опасности загрязнения почв населенных пунктов. Фоновые концентрации свинца в почвах разного типа колеблются в пределах 10…70 мг/кг. В реальных же условиях содержание свинца в почве значительно превышает этот уровень. В большинстве своём содержание свинца в почве варьируется в пределах 30…150 мг/кг при средней величине около 100 мг/кг.
Растения более устойчивы по отношению к свинцу, чем люди и животные, поэтому необходимо тщательно следить за содержанием свинца в продуктах питания растительного происхождения и в фураже.
У животных на пастбищах первые признаки отравления свинцом наблюдаются при суточной дозе около 50 мг/кг сухого сена (на сильно загрязненных свинцом почвах получаемое сено может содержать свинца 6,5 г/кг сухого сена!). Для людей при употреблении салата ПДК составляет 7,5 мг свинца на 1 кг листьев.
В отличие от свинца кадмий попадает в почву в значительно меньших количествах: около 3…35 г/га в год. Кадмий заносится в почву из воздуха (около 3 г/га в год) либо с фосфорсодержащими удобрениями (35…260 г/т). В некоторых случаях источником загрязнения могут быть предприятия, связанные с переработкой кадмия. В кислых почвах со значением рН<6 ионы кадмия весьма подвижны и накопления металла не наблюдается. При значениях рН>6 кадмий отлагается вместе с гидроксидами железа, марганца и алюминия, при этом происходит потеря протонов группами ОН. Такой процесс при понижении рН становится обратимым, и кадмий, а также другие ТМ, могут необратимо медленно диффундировать в кристаллическую решетку оксидов и глин.
Соединения кадмия с гуминовыми кислотами значительно менее устойчивы, чем аналогичные соединения свинца. Соответственно накопление кадмия в гумусе протекает в значительно меньшей степени, чем накопление свинца.
В качестве специфичного соединения кадмия в почве можно назвать сульфид кадмия, который образуется из сульфатов при благоприятных условиях восстановления. Карбонат кадмия образуется только при значениях рН >8, таким образом, предпосылки для его осуществления крайне незначительны.
Основными параметрами, определяющими содержания кадмия в почвенных растворах или его сорбцию почвенными минералами и органическими компонентами, являются рН и вид почвы, а также присутствие других элементов, например кальция.
В почвенных растворах концентрация кадмия может составлять 0,1…1мкг/л. В верхних слоях почвы, глубиной до 25см, в зависимости от концентрации и типа почвы элемент может удерживаться в течение 25…50 лет, а в отдельных случаях даже 200…800 лет.
Растения усваивают из минеральных веществ почвы не только жизненно важные для них элементы, но и такие, физиологическое действие которых либо неизвестно, либо безразлично для растения. Содержание кадмия в растении полностью определяется его физическими и морфологическими свойствами - его генотипом.
Коэффициент переноса тяжелых металлов из почвы в растения приведены ниже:
Pb 0,01…0,1 Ni 0,1…1,0 Zn 1…10
Cr 0,01…0,1 Cu 0,1…1,0 Cd 1…10
Кадмий склонен к активному биоконцентрированию, что приводит в довольно короткое время к его накоплению в избыточных биодоступных концентрациях. Поэтому кадмий, по сравнению с другими ТМ, является наиболее сильным токсикантом почв (Cd>Ni>Cu>Zn).
Между отдельными видами растений наблюдаются значительные различия. Если шпинат, кочанный салат, петрушку, а также сельдерей, кресс-салат, свеклу и лук-резанец можно отнести к растениям, „обогащенным” кадмием, то в бобовых, томатах, косточковых и семечковых фруктах содержится относительно мало кадмия. Все концентрации указаны относительно массы свежего растения (или плода). Из зерновых культур зерно пшеницы сильнее загрязнено кадмием, чем зерно ржи, однако 80…90% поступившего из корней кадмия остается в корнях и соломе.
Поглощение кадмия растениями из почвы (перенос почва/растение) зависит не только от вида растения, но и от содержания кадмия в почве. При высокой концентрации кадмия в почве (более 40 мг/кг) на первом месте стоит его поглощение корнями; при меньшем содержании наибольшее поглощение происходит из воздуха через молодые побеги. Длительность роста также влияет на обогащение кадмием: чем короче вегетация, тем меньше перенос из почвы в растение. Это является причиной того, что накопление кадмия в растениях из удобрений оказывается меньшим, чем его разбавление за счет ускорения роста растения, вызванного действием этих же удобрений.
Если в растениях достигается высокая концентрация кадмия, то это может привести к нарушениям нормального роста растений. Урожай бобов и моркови, например, снижается на 50%, если содержание кадмия в субстрате составляет 250 млн-1. У моркови листья увядают при концентрации кадмия 50 мг/кг субстрата. У бобов при этой концентрации на листьях выступают ржавые (резко очерченные) пятна. У овса на концах листьев можно наблюдать хлороз (пониженное содержание хлорофилла).
По сравнению с растениями многие виды грибов накапливают большое количество кадмия. К грибам с высоким содержанием кадмия относят некоторые разновидности шампиньонов, в частности овечий шампиньон, в то время как луговой и культурный шампиньоны содержат относительно мало кадмия. При исследовании различных частей грибов было установлено, что пластинки в них содержат больше кадмия, чем сама шляпка, а меньше всего кадмия в ножке гриба. Как показывают опыты по выращиванию шампиньонов, двух-трехкратное увеличение содержания кадмия в грибах обнаруживается в том случае, если его концентрация в субстрате увеличивается в 10 раз.
Дождевые черви обладают способностью быстрого накопления кадмия из почвы, вследствие чего они оказались пригодными для биоиндикации остатков кадмия в почве.
Подвижность ионов меди еще выше, чем подвижность ионов кадмия. Это создает более благоприятные условия для усвоения меди растениями. Благодаря своей высокой подвижности медь легче вымывается из почвы, чем свинец. Растворимость соединений меди в почве заметно увеличивается при значениях рН< 5. Хотя медь в следовых концентрациях считается необходимой для жизнедеятельности, у растений токсические эффекты проявляются при содержании 20 мг на кг сухого вещества.
Известно альгицидное действие меди. Медь оказывает токсическое действие и на микроорганизмы, при этом достаточна концентрация около 0,1мг/л. Подвижность ионов меди в гумусном слое ниже, чем в расположенном ниже минеральном слое.
К сравнительно подвижным элементам в почве относится цинк.Цинк принадлежит к числу распространенных в технике и быту металлов, поэтому ежегодное внесение его в почву достаточно велико: оно составляет 100…2700г на гектар. Особенно загрязнена почва вблизи предприятий, перерабатывающих цинксодержащие руды.
Растворимость цинка в почве начинает увеличиваться при значениях рН<6. При более высоких значениях рН и в присутствии фосфатов усвояемость цинка растениями значительно понижается. Для сохранения цинка в почве важнейшую роль играют процессы адсорбции и десорбции, определяемые значением рН, в глинах и различных оксидах. В лесных гумусовых почвах цинк не накапливается; например, он быстро вымывается благодаря постоянному естественному поддержанию кислой среды.
Для растений токсический эффект создается при содержании около 200мг цинка на кг сухого материала. Организм человека достаточно устойчив по отношению к цинку и опасность отравления при использовании сельскохозяйственных продуктов, содержащих цинк, невелика. Тем не менее, загрязнение почвы цинком представляет серьезную экологическую проблему, так как при этом страдают многие виды растений. При значениях рН>6 происходит накопление цинка в почве в больших количествах благодаря взаимодействию с глинами.