Elemental Composition of Soil-Plant System Under Conditions of Mineral Fertilizer Application on Sod-Podzolic Sandy Loam Soil

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

At present, there is a lack of data on changes in the elemental composition of components of agrocenoses under the influence of chemicalization agents during the growing season. The aim of the work was to assess changes in the elemental composition of the soil-plant system in different periods of plant vegetation under conditions of mineral fertilizers application on sod-podzolic loamy soil (Stagnic Podzols (Pantoarenic, Bathyloamic, Abruptic, Aric)). Determination of the content of mobile forms of Fe, Mn, Ni, Cu, Co and Zn was carried out in soil samples of the field experiment in the Tver region, taken at different stages of vegetation of winter rye plants during one season – in October (sprouting), April (tillering), June (earing), August (full ripeness). The content of elements in conjugated samples of rye plants was estimated. It was shown that the period of sampling can have a significant influence on the results of assessing the content of mobile forms of elements. An increase in the content of Mn and Zn in the aboveground organs of rye plants was revealed for samples taken at the stage of sprouting with an increase in the dose of mineral fertilizers. It is shown that the values of the content of mobile forms of elements in the soils of the field experiment weakly correlate with the values of the content of elements in the aboveground organs of plants.

About the authors

A. D. Kotelnikova

Dokuchaev Soil Science Institute

Email: kotelnikova_ad@esoil.ru
Moscow, 119017 Russia

T. I. Borisochkina

Dokuchaev Soil Science Institute

Moscow, 119017 Russia

N. V. Matveeva

Dokuchaev Soil Science Institute

Moscow, 119017 Russia

K. A. Kolchanova

Dokuchaev Soil Science Institute

Moscow, 119017 Russia

M. A. Shishkin

Dokuchaev Soil Science Institute

Moscow, 119017 Russia

N. A. Kolobova

Dokuchaev Soil Science Institute

Moscow, 119017 Russia

Y. I. Mitrofanov

Dokuchaev Soil Science Institute

Moscow, 119017 Russia

N. K. Pervushina

Dokuchaev Soil Science Institute

Moscow, 119017 Russia

References

  1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 487 с.
  2. Вашкевич Л.Ф. Динамика подвижного кобальта в различных типах мелиорированных почв стационара “Верховье р. Ясельды” // Вестник Белорусского гос. ун-та им. В.И. Ленина. Сер. 2, Химия. Биология. География. 1982. № 3. С. 41–46.
  3. Водяницкий Ю.Н., Смагин А.В., Яковлев А.С. Факторы изменчивости содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве // Экологический вестник Северного Кавказа. 2016. Т. 12. № 1. С. 27–38.
  4. Ельчининова О.А., Рождественская Т.А., Черных Е.Ю. Микроэлементы-биофилы и тяжелые металлы в лекарственных растениях Северного Алтая // Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее: матер. междун. конф. Горно-Алтайск, 2008. С. 51–55.
  5. Зубкова О.А., Шихова Л.Н. Изменение содержания подвижных соединений железа в подзолистой и дерново-подзолистой почвах в течение вегетационного периода // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013. № 6. С. 30–33.
  6. Карпова Е.А., Минеев В.Г. Тяжелые металлы в агроэкосистеме. М.: КДУ, 2015. 252 с.
  7. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М.: Росинформагротех, 2003. 240 с.
  8. Мотузова Г.В. Уровни и природа варьирования содержаний микроэлементов в почвах лесных биогеоценозов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 1992. Т. 14. С. 57–68.
  9. Муравьев Е.И., Попок Л.Б., Попок Е.В., Гукалов В.Н. Источники поступления и распространения тяжелых металлов в агроландшафтах // Экологический вестник Северного Кавказа. 2008. Т. 4. № 1. С. 25–30.
  10. Петрова Л.И., Митрофанов Ю.И., Гуляев М.В., Первушина Н.К. Влияние удобрений на агрохимические показатели плодородия почвы и продуктивность севооборота // Плодородие. 2021. № 5. С. 8–11. https://doi.org/10.25680/S19948603.2021.122.02
  11. Семенов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.
  12. Церлинг В.В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур. М.: Агропромиздат, 1990. 234 c.
  13. Чекмарев П.А., Купреев Е.М., Ермаков А.А. К проблеме кислотности почв Нечерноземной зоны Российской Федерации // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 7. С. 14–19.
  14. Шихова Л.Н. Сезонная динамика содержания микроэлементов в почвах таежной зоны // Плодородие. 2007. № 5. С. 11–12.
  15. Шихова Л.Н., Зубкова О.А. Изменение содержания подвижных соединений Mn в подзолистых почвах в течение вегетационного периода // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2012. № 2. С. 35–39.
  16. Bai Y.C., Chang Y.Y., Hussain M., Lu B., Zhang J.P., Song X.B., Lei X.S., Pei D. Soil chemical and microbiological properties are changed by long-term chemical fertilizers that limit ecosystem functioning // Microorganisms. 2020. V. 8. P. 694. https://doi.org/10.3390/microorganisms8050694
  17. Banuelos G.S., Ajwa H.A. Trace elements in soils and plants: an overview // J. Environ. Sci. Heal. A. 1999. V. 34. P. 951–974. https://doi.org/10.1080/10934529909376875
  18. Borisochkina T.I., Kotelnikova A.D., Rogova O.B. The mass transfer of chemical elements and of their compounds in agrocenoses // Dokuchaev Soil Bulletin. 2022. V. 110. P. 114–147. (In Russ.) https://doi.org/10.19047/0136-1694-2022-110-114-147
  19. Gao X., Alvo M., Chen J., Li G. Nonparametric multiple comparison procedures for unbalanced one-way factorial designs // J. Stat. Plan Inference. 2008. V. 138. P. 2574–2591. https://doi.org/10.1016/j.jspi.2007.10.015
  20. Gumienna-Kontecka E., Rowińska-Żyrek M., Łuczkowski M. The role of trace elements in living organisms // Recent Adv. Trace Elem. 2018. P. 177–206. https://doi.org/10.1002/9781119133780.ch9
  21. Jelić M., Dugalić G., Milivojević J., Ðikić A., Ðekić V., Tmušić N., Gudžić N. Influence of long-term application of fertilizers and ameliorative measures on soil properties and grain yield // Proceedings, The 1st Int. Congr. Soil Sci. XIII National Congress in Soil Sci. “Soil-Water-Plant”, 2023. P. 195–207.
  22. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. CRC Press, 2010.
  23. Kotelnikova A.D., Borisochkina T.I., Kolchanova K.A., Shishkin M.A., Egorov F.S., Okorkov V.V., Rogova O.B. Changes in the elemental composition of agrocenosis components on gray forest soil under long-term application of mineral and organic fertilizers // Dokuchaev Soil Bulletin. 2024. V. 119. P. 172–210. (In Russ.) https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-119-172-210
  24. Kruskal W.H., Wallis W.A. Use of ranks in one-criterion variance analysis // J. Am. Stat. Assoc. 1952. V. 47. P. 583–621.
  25. Menšík L., Hlisnikovský L., Pospíšilová L., Kunzová E. The effect of application of organic manures and mineral fertilizers on the state of soil organic matter and nutrients in the long-term field experiment // J. Soils Sediments. 2018. V. 18. P. 2813–2822. https://doi.org/10.1007/s11368-018-1933-3
  26. Shikhova L.N., Lisitsyn E.M. Seasonal dynamics in content of some heavy metals and microelements in arable soils of taiga zone of European Russia // Heavy Metals and Other Pollutants in the Environment. Apple Academic Press, 2017. С. 31–50.
  27. Shkolnik M.Y. Trace elements in plants. Amsterdam: Elsevier, 1984. 463 p.
  28. Siromlya T.I. On available forms of chemical compounds in soils // Contemporary Problems Ecology. 2009. V. 2. P. 678–685. https://doi.org/10.1134/S1995425509060307
  29. Thalassinos G., Petropoulos S.A., Grammenou A., Antoniadis V. Potentially toxic elements: a review on their soil behavior and plant attenuation mechanisms against their toxicity // Agriculture. 2023. V. 13. P. 1684. https://doi.org/10.3390/agriculture13091684
  30. Vasbieva M.T. Changes in the agrochemical properties of soddy-podzolic soil under the impact of long-term application of fertilizers // Eurasian Soil Sci. 2021. V. 54. P. 108–116. https://doi.org/10.1134/S1064229321010130
  31. Violante A.U.D.N., Cozzolino V.U.D.N., Perelomov L.P.S.U., Caporale A.G., Pigna M.U.D.N. Mobility and bioavailability of heavy metals and metalloids in soil environments // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2010. V. 10. P. 268–292. https://doi.org/10.4067/S0718-95162010000100005
  32. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition published in 2022 by the International Union of Soil Sciences (IUSS). Vienna, 2022. 234 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».