Liming of Acidic Soils as a Management Method of Microelement Composition of Cultivated Plants and Elementary Status of Humans and Animals

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of deficiency and excess of essential microelements (Cu, Zn, Mn, Fe, B, Co, Mo) on humans, farm animals and crops, factors influencing their distribution in the soil–plant system were considered. It has been shown that liming of acidic soils has a significant and long-term impact on the microelement composition of plants and can lead to their deficiency in food products and animal feed. This soil fertility enhancement technique affects the elemental status of humans and farm animals and should be considered as an additional health risk factor. It has been shown that the decrease in the yield of many crop plants when full doses of lime are applied can be largely associated with a lack of mobile microelement compounds in the soil. It has been substantiated that in order to control the element composition of cultivated plants, the doses of lime ameliorants should maintain the soil acidity at levels that ensure optimal contents of mobile compounds of vital microelements. The deficiency of microelements (Cu, Zn, B, Co, Mn) in limed soils can be compensated by using micronutrient fertilizers.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. E. Vitkovskaya

Russian State Hydrometeorological University; Agrophysics Research Institute

Author for correspondence.
Email: s.vitkovskaya@mail.ru
Russian Federation, 79, Voronezhskaya St., Saint Petersburg, 192007; 14, Grazhdansky Ave., Saint Petersburg, 195220

References

  1. Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. М.: Тов-во научн. изданий КМК, 2001. 83 с.
  2. Скальная М.Г., Дубовой Р.М., Скальный А.В. Химические элементы –микронутриенты как резерв восстановления здоровья жителей России. Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2004. 421 с.
  3. Луговая Е.А., Степанова Е.М. Региональные показатели содержания макрои микроэлементов в организме жителей г. Магадана: научно-практические рекомендации. Магадан: Типография “Экспресс-полиграфия”, ИП Чингилян, 2019. 27 с.
  4. Оберлис Д., Харланд Б., Скальный А. Биологическая роль макрои микроэлементов у человека и животных // Под ред. Скального А.В. Пер. с анг. Оренбург, 2018. 658 с.
  5. Рак М.В., Пукалова Е.Н. Кобальт в почвах и растениеводческой продукции Беларуси и эффективность применения кобальтовых удобрений // Почвовед. и агрохим. 2016. № 2(57). С. 90–99.
  6. Шильников И.А., Сычёв В. Г., Зеленов Н.А., Аканова Н.И., Федотова Л.С. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия. М.: ВНИИА, 2008. 340 с.
  7. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Известкование почв (результаты 50-летних полевых опытов). СПб.: ЛНИИСХ РАСХН, 2010. 241 с.
  8. Витковская С.Е., Яковлев О.Н., Шаврина К.Ф. Влияние возрастающих доз доломитовой муки на кислотно-основные свойства дерново-подзолистой почвы // Агрохимия. 2016. № 7. С. 3–11.
  9. Витковская С.Е. Методы оценки эффективности и экологической безопасности и химических мелиорантов. СПб.: АФИ, 2017. 76 с.
  10. Булатова Н.В., Чеботарёв Н.Т., Регорчук Н.В. Влияние длительного последействия извести и внесения минеральных удобрений на кислотно-основные свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность многолетних трав // Перм. аграрн. вестн. 2018. № 3(23). С. 35–41.
  11. Витковская С.Е., Шаврина К.Ф. Динамика кислотности дерново-подзолистой почвы в зависимости от дозы известкового мелиоранта // Агрофизика. 2021. № 1. С. 1–6.
  12. Витковская С.Е., Шаврина К.Ф., Яковлев О.Н. Продуктивность растений ячменя и взаимодействие цинка, кальция и магния в системе почва–растение при нейтрализации кислотности почвы доломитовой мукой // Агрохимия. 2020. № 1. С. 50–57.
  13. Самофалова И.А. Химический состав почв и почвообразующих пород: уч. пособ. Пермь: Перм. ГСХА, 2009. 132 с.
  14. Ковальский В.В. Геохимическая среда и жизнь. 21-е чтение им. В.И. Вернадского. М.: Наука, 1982. 78 с.
  15. Минеральные вещества, витамины: их роль в организме. Проблемы микронутриентой недостаточности: Уч. пособ. / Под ред. И.Ю. Тармаева, А.В. Боева. Иркутск: ИГМУ, 2014. 89 с.
  16. Булыгин С.Ю., Демишев Л.Ф., Доронин В.А., Заришняк А.С., Пащенко Я.В., Туровский Ю.Е., Фатеев А.И., Яковенко М.М. Микроэлементы в сельском хозяйстве / Под ред. С. Ю. Булыгина. Дніпропетровськ: Січ, 2007. 100 с.
  17. Пашкевич Е.Б. Эколого-биологическая оценка эффективности микроэлементов и биопрепаратов при оптимизации питания роз в условиях защищенного грунта: Дис. … д-ра биол. наук. М., 2014. 291 с.
  18. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология. Учебник. М.: ЗАО Теоинформмарк, 2002. 415 с.
  19. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. М.: Наука, 1970. 179 с.
  20. Витковская С.Е., Шаврина К.Ф. Влияние известкования дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы доломитовой мукой на урожайность сельскохозяйственных культур (результаты многолетнего микрополевого эксперимента) //Агрохимия. 2022. № 4. С. 52–59.
  21. Небольсин А.Н., Козловский Е.В., Алексеев Ю.В., Чуриков П.А. Известкование почв. Л.: Колос, 1983. 286 с.
  22. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах / Под ред. Н.Г. Зырина, Л.К. Садовниковой. М.: Изд-во МГУ, 1985. 208 с.
  23. Радыш И.В., Скальный А.В., Нотова С.В., Маршинская О.В., Казакова Т.В. Введение в элементологию: уч. пособ. Оренбург: ОГУ, 2017. 183 с.
  24. Пейве Я.В. Микроэлементы и их значение в сельском хозяйстве. М.: Изд-во сел.-хоз. лит-ры, журн. и плакатов, 1961. 62 с.
  25. Возбуцкая А.Е. Химия почв. Изд. 3-е перераб. и доп. / Под ред. Д.Л. Аскинази. М.: Высш. шк., 1968. 429 с.
  26. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4thed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2010. 548 p.
  27. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Теоретические основы известкования почв. СПб.: ЛНИИСХ, 2005. 252 с.
  28. Wróbel S., Nowak-Winiarska K. Interaction of liming and earthworm humus in detoxification of soil contaminated with excess copper // Pol. J. Environ. Stud. 2011. V. 20. № 6. Р. 1611–1616.
  29. Prabha Padmavathiamma, Loretta Y. Li. Cu fractionation and plant accumulation in a soil contaminated with Cu and amended with lime, compost, and organic matter // GeoEdmonton’08/GéoEdmonton2008: 61st Canadian Geotechnical Conference and the 9th Joint CGS/IAH–CNC Groundwater Conference. Canada, 2008. Р. 602–667.
  30. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва–растение. Новосибирск: Наука, СО, 1991. 151 с.
  31. Ефимов В.Н., Калиниченко В.Г., Горлова М.Л. Применение микроэлементов при выращивании сельскохозяйственных культур (овощные, кормовые корнеплоды, многолетние травы) на почвах северо-запада Нечерноземной зоны РСФСР: Уч. пособ. Л.: ЛГАУ, 1991. 36 с.
  32. Витковская С.Е. Агроэкологические основы использования биотермически переработанных твердых бытовых отходов для повышения плодородия кислых почв: Дис. ... д-ра биол. наук. СПб., 2006. 249 с.
  33. Ткаченко А.В., Маковкина Д.В., Дробышева О.М. Элемент здоровья – цинк и его определение в различных компонентах // Здоровье и образование в XXI в. 2017. Т. 19. № 10. С. 264–266.
  34. Шаврина К.Ф. Конкурентное взаимодействие цинка, кальция и магния в системе дерново-подзолистая почва–культурные растения: Дис. … канд. биол. наук. СПб., 2021. 140 с.
  35. Косолапов В.М., Чуйков В.А., Худякова Х.К., Косолапова В.Г. Минеральные элементы в кормах и методы их анализа: моногр. М.: ООО “Угрешская типография”, 2019. 272 с.
  36. Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. М.: Высш. шк., 2006. 743 с.
  37. Вильдфлуш И.Р. Эффективность применения микроудобрений и регуляторов роста при возделывании сельскохозяйственных культур. Минск: Беларус. наука, 2011. 293 с.
  38. Титов А.Ф., Таланова В.В., Казнина Н.М. Физиологические основы устойчивости растений к тяжелым металлам: уч. пособ. Петрозаводск: Карел. НЦ РАН, 2011. 77 с.
  39. Amrani M., Westfall D.G., Petersen G.A. Zinc plant availability as influenced by zinc fertilizer sources and zinc water-solubility // Technic. Bul. TB97-4, Agricultural Experiment Station, Department of Soil and Crop Sciences. September. 1997. 17 p.
  40. Витковская С.Е., Шаврина К.Ф. Влияние различных доз органических и минеральных удобрений на распределение цинка в системе дерново-подзолистая почва–растения озимой ржи // Агрофизика. 2017. № 3. С. 4–12.
  41. Шаврина К.Ф., Витковская С.Е. Влияние возрастающих доз доломитовой муки на распределение цинка в растениях ячменя // Сб. тр. конф. “Агроэкосистемы в естественных и регулируемых условиях: от теоретической модели к практике прецизионного управления”. СПб.: АФИ, 2016. С. 382–386.
  42. Скальный А.В., Рудакова И.А. Биоэлементы в медицине. М.: Изд. дом “ОНИКС 21 век”, Мир, 2004. 272 с.
  43. Бурдуковский М.Л. Влияние длительной химизации почв юга Дальнего Востока на биологический круговорот и содержание макрои микроэлементов: Дис. … канд. биол. наук. Владивосток, 2014. 134 с.
  44. Витковская С.Е., Яковлев О.Н. Влияние возрастающих доз доломитовой муки на распределение марганца и железа в системе почва–растение // Агрохимия. 2017. № 11. С. 44–51.
  45. Побилат А.Е., Волошин Е.И. Микроэлементы в сельскохозяйственных растениях (Обзор) // Микроэлементы в медицине. 2021. № 22(3). С. 3–14.
  46. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1984. 304 с.
  47. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Суханова Н.И. Химия почв. М.: Высш. шк., 2005. 558 с.
  48. Гальченко А.В., Назарова А.М. Эссенциальные микрои ультрамикроэлементы в питании вегетарианцев и веганов. Ч. 1. Железо, цинк, медь, марганец // Микроэл-ты в медицине. 2019. № 20(4). С. 14 −23.
  49. Шеуджен А.Х., Аканова Н.И., Бондарева Т.Н. Агрохимия. Ч. 6. Экологическая агрохимия: уч. пособ. Майкоп: ООО “Полиграф-ЮГ”, 2018. 575 с.
  50. Роль биогенных элементов в организме человека и применение их в медицине и фармации: уч. пособ. для студентов фармацевт. фак-та / Состав. И.И. Бочкарева, И.Н. Дьякова. Майкоп: Типография “Качество, 2016. 127 с.
  51. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. Л.: Наука, ЛО, 1974. 324 с.
  52. Вильдфлуш И.Р., Кукреш С.П., Ионас В.А. Агрохимия: учебник. 2-е изд., доп. и перераб. Минск: Урожай, 2001. 488 с.
  53. Азаренко Ю.А. Микроэлемекнты (Mn, Cu, Zn, Co, Mo, B) в системе “почва–растения” и оптимизация их применения в агроценгозах Омского Прииртышья: Дис. … д-ра с.-х. наук. Омск, 2020. 424 с.
  54. Справочник по удобрениям для садоводов и огородников. Изд. 1. / Под ред. Середы Н.А. Уфа, 2016. 156 с.
  55. Виноградов А.П. Полное собр. тр. в 18 т. Т. 4. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах / Под ред. Е.М. Коробова. М.: РАН, 2021. 298 с.
  56. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М.: Росинформагротех, 2003. 240 с.
  57. Валиев Ю.Я. Геохимия бора в юрских отложениях Гиссарского хребта. (Тр. ГИН. Вып. 298). М.: Наука, 1977. 157 с.
  58. Шильников И.А., Лебедева Л.А. Известкование почв. М.: Агропромиздат, 1987. 171 с.
  59. Агафонова А.Ф. Влияние известкования и борных удобрений на урожай картофеля и гречихи // Микроэлементы в жизни растений и животных. М.: Изд-во АН СССР, 1952. С. 246–255.
  60. Балан Д. Влияние некоторых комплексных соединений кобальта на гематологическую функцию у поросят в раннем постнатальном периоде: Дис. … канд. ветер. наук. Кишинев, 2012. 146 с.
  61. Пронина И.В., Мочалова Е.С., Ефимова Ю.А., Постников П.В. Биологические функции кобальта, токсикология и обнаружение в антидопинговом контроле // Тонк. хим. технол. 2021. № 16(4). С. 318–336.
  62. Методические рекомендации по гигиенической оценке дефицита микроэлементов (кобальта, меди и марганца) в различных типах почв и оптимизация их содержания в объектах окружающей среды: утв. Минздравом СССР № 1403-76. М., 1976. 16 с.
  63. Smith R.M. Cobalt // Trace elements in human and animal nutrition / Ed. Mertz W. 1987. V. 1. Р. 143–183.
  64. Ягодин Б.А., Ступакова Г.А. Физиологическая роль кобальта и факторы, влияющие на его поступление в растения // Агрохимия. 1989. № 12. С. 111–120.
  65. Kosiorek M., Wyszkowski M. Effect of neutralizing substances on the content of trace elements in soil contaminated with cobalt // Environ. Protect. Engin. 2019. V. 45. № 1. Р. 45–55.
  66. Анслок П.И. Микроудобрения: Справ-к. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Агропромиздат, 1990. 272 с.
  67. Шеуджен А.Х., Бондарева Т.Н., Лебедовский И.А., Осипов М.А. Агрохимия биогенных элементов: уч. пособ. Краснодар: КубГАУ, 2020. 223 с.
  68. Kosiorek M., Wyszkowski M. Effect of neutralizing substances on the content of trace elements in soil contaminated with cobalt // Environ. Protect. Engin. 2019. V. 45. № 1. Р. 45–55.
  69. Пейве Я.В. Биохимия молибдена // Биологическая роль молибдена. Мат-лы симп. М., 1972. С. 7–24.
  70. Иванов А.Б., Шерхов З.Х., Шерхова Л.К., Шерхова Х.И., Хандохов Т.Х. Влияние различных доз молибдена и гипоксии на морфологию и функциональное состояние мышечной системы // Изв. Кабардин.-Балкар. НЦ РАН. 2013. № 3(53). С. 172–175.
  71. Шерхова Л.К., Шерхов З.Х., Шаваева Ф.В., Шерхов Х.К., Гогузоков Т.Х., Шерхова А.З. Дозозависимое влияние молибдена на структуру и функции мышечной ткани экспериментальных животных // Совр. пробл. науки и образ-я. 2017. № 6. С. 266–272.
  72. Mayr S.J., Sass J.O., Vry J., Kirschner J., Mader I., Hövener J.B., Grünert S.C. A mild case of molybdenum cofactor deficiency defines an alternative route of MOCS1 protein maturation // J. Inherit. Metabolic Disease. 2018. V. 41(2). Р. 187–196.
  73. Huijmans J., Schot R., de Klerk J.B., Williams M., de Coo R.F., Duran M., Mancini G. Molybdenum cofactor deficiency: Identification of a patient with homozygote mutation in the MOCS3 gene // Amer. J. Medic. Gen. 2017. P. A. V. 173(6). Р. 1601–1606.
  74. Kaiser B.N., Gridley K.L., Brady J.N., Phillips T., Tyerman S.D. The role of molybdenum in agricultural plant production // Ann. Bot. 2005. V. 96(5). Р. 745–754.
  75. Rutkovska B., Szulc W., Spychaj-Fabislak E., Pior N. Prediction of molybdenum availability to plants in differentiated soil conditions // Plant Soil Environ. 2017. V. 63. № 11. Р. 491–497.
  76. Вендило Г.Г., Миканаев Т.А., Петриченко В.Н., Скаржинский А.А. Удобрение овощных культур: справ. рук-во. М.: Агропромиздат, 1986. 206 с.
  77. Временный максимально-допустимый уровень (МДУ) содержания некоторых химических элементов и госсипола в кормах для сельскохозяйственных животных и кормовых добавках. М., 1987. 4 с.
  78. Riley M.M., Robson A.D., Gartrell J.W., Jeffery R.C. The absence of leaching of molybdenum in acidic soils from Western Australia // Austral. J. Soil Res. 1987. V. 25. Р. 179–184.
  79. Xie R.J., MacKenzie A.F., Lou Z.J. Causal modeling pH and phosphate effects on molybdate sorption in three temperate soils // Soil Sci. 1993. V. 155. Р. 385–397.
  80. Xu N., Braida W., Christodoulatos C., Chen J.P. A Review of molybdenum adsorption in soils/bed sediments: Speciation, mechanism, and model applications // Soil and Sediment Contam.: An Inter. J. 2013. V. 22(8). Р. 912–929.
  81. Djurić M., Mladenović J., Radovanović B., Murtić S., Aćamović-Djoković G., Pavlović R., Bošković-Rakočević Lj. Effect of liming on the molybdenum content in the root and leaf of tomato grown on pseudogley under controlled conditions // Afric. J. Biotechnol. 21 December, 2011. V. 10(83). Р. 19402–19406.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».