izvkgtuИзвестия КГТУKSTU News1997-3071Калининградский государственный технический университет10.46845/1997-3071-2025-78-53-64izvkgtu-167Research ArticleБИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВОBIOLOGY, ECOLOGY AND FISHERIESАккумуляция кадмия в зеленой массе кукурузы на удобряемых навозом почвахAccumulation of cadmium in green mass of corn on soils fertilized with manurehttps://orcid.org/0000-0001-9695-7146ПилипЛ. В.PilipL. V.

Лариса Валентиновна Пилип, кандидат ветеринарных наук, доцент,

Киров

Larisa V. Pilip, PhD in Veterinary, Associate Professor,

Kirov

pilip_larisa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8049-6760СырчинаН. В.SyrchinaN. V.

Надежда Викторовна Сырчина, кандидат химических наук, доцент, старший научныйсотрудник,

Киров

Nadezhda V. Syrchina, PhD in Chemistry, Associate Professor, Senior Researcher,

Kirov

nvms1956@mail.ruВятский государственный агротехнологический университетРоссияVyatka State Agrotechnological UniversityRussian FederationВятский государственный университетРоссияVyatka State UniversityRussian Federation2025140820250785364Copyright © Пилип Л.В., Сырчина Н.В., 20252025Пилип Л.В., Сырчина Н.В.Pilip L.V., Syrchina N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.klgtu.ru/jour/article/view/167

Почвы, загрязненные тяжелыми металлами, становятся непригодными для выращивания экологически безопасной продукции. К числу наиболее опасных экотоксикантов относится кадмий (Сd). Его содержание подлежит обязательному нормированию в почве, сельскохозяйственном сырье, кормах и продуктах питания. В пахотные почвы Сd поступает в том числе и в составе навоза. Настоящее исследование посвящено изучению влияния систематического внесения высоких норм традиционных органических удобрений (жидких фракций свиного навоза и навоза крупного рогатого скота) на накопление Сd в почве и растениеводческой продукции (зеленой массе кукурузы). В результате исследований установлено, что многолетнее внесение значительных норм (~200–250 т/га) навозных стоков приводит к увеличению содержания валового и подвижного Cd в агродерново-подзолистых почвах. При оценке рисков загрязнения растениеводческой продукции Сd важно учитывать соотношение рН и органического вещества в агроземе. Наиболее активная биоаккумуляция Сd происходит в кислых почвах с низким содержанием органического вещества. Внесение навоза в нейтральные или слабощелочные почвы способствует образованию мобильных, но малодоступных для растений фульватных комплексов. Коэффициент биологического поглощения Cd для зеленой массы кукурузы, выращиваемой на удобряемых навозными стоками полях, составляет 1,5–2,0, что свидетельствует о биогенной аккумуляции соответствующего тяжелого металла. Зависимость значения коэффициента биологического поглощения от свойств почвы незначительна. Коэффициент биогеохимического поглощения Сd зеленой массой кукурузы изменяется в более широких пределах (от 2 до 9) и существенно зависит от свойств почвы. Наиболее высокий уровень коэффициента биогеохимического поглощения выявлен для кислых агродерновоподзолистых почв.

Soils contaminated with heavy metals become unsuitable for growing environmentally friendly products. Cadmium (Cd) is one of the most dangerous ecotoxicants. The Cd content is subject to mandatory standardization in soil, agricultural raw materials, feed and food products. Cadmium enters arable fields, including as part of manure. This study is devoted to the investigation of the effect of systematic application of high rates of traditional organic fertilizers (liquid fractions of pig manure and cattle manure) on the accumulation of Cd in soil and plant products (green mass of corn). As a result of research, it has been established that long-term application of significant rates (~200–250 tons per hectare) of manure effluents leads to an increase in the content of total and mobile Cd in agrosoddy-podzolic soils. When assessing the risks of Cd pollution of plant products, it is important to take into account the ratio of pH and organic matter in agrozem. The most active bioaccumulation of Cd occurs in acidic soils with a low content of organic matter. Application of manure to neutral or slightly alkaline soils promotes the formation of mobile, but poorly accessible to plants fulvic complexes. The coefficient of biological absorption of Cd for the green mass of corn grown on fields fertilized with manure effluents is 1,5–2,0, which indicates biogenic accumulation of the corresponding heavy metal. The dependence of the value of the biological absorption coefficient on soil properties is insignificant. The coefficient of biogeochemical absorption of Cd by the green mass of corn varies within a wider range (from 2 to 9) and significantly depends on soil properties. The highest level of the biogeochemical absorption coefficient has been found for acidic agro-sodpodzolic soils.

кадмийпочвыкукурузааккумуляция кадмиянавозные стокиcadmiumsoilscorncadmium accumulationmanure effluentsReferencesПилип, Л. В. Анализ экологических рисков отрасли свиноводства в Кировской области / Л. В. Пилип // Вестник Вятской ГСХА. – 2020. – № 1 (3). – С. 1–5.Pilip L. V. Analiz ekologicheskikh riskov otrasli svinovodstva v Kirovskoy oblasti [Analysis of environmental risks of the pig industry in the Kirov region]. Vestnik Vyatskoy GSKhA, 2020, nо. 1 (3), рр. 1–5.Пилип, Л. В. Животноводческие комплексы как источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (Cu, Zn) / Л. В. Пилип, Н. В. Сырчина, Д. А. Кузнецов // Принципы экологии. – 2023. – № 1 (47). – С. 82–89, https://doi.org/10.15393/j1.art.2023.13182.Pilip L. V., Syrchina N. V., Kuznetsov D. A. Zhivotnovodcheskie kompleksy kak istochniki zagryazneniya okruzhayushchey sredy tyazhelymi metallami (Cu, Zn) [Livestock complexes as sources of environmental pollution with heavy metals (Cu, Zn)]. Printsipy ekologii, 2023, no. 1(47), рр. 82–89, https://doi.org/10.15393/j1.art.2023.13182.Валл, Е. В. Содержание тяжелых металлов в реках Калининградской области / Е. В. Валл, Н. Р. Ахмедова // Известия КГТУ. – 2022. – № 67. – С. 11–20, https://doi.org/10.46845/1997-3071-2022-67-11-20.Vall E. V., Akhmedova N. R. Soderzhanie tyazhelykh metallov v rekakh Kaliningradskoy oblasti [Content of heavy metals in the rivers of the Кaliningrad region]. Izvestiya KGTU, 2022, no. 67, рр. 11–20, https://doi.org/10.46845/1997-3071-2022-67-11-20.Пилип, Л. В. Промышленные свинокомплексы как источники загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами / Л. В. Пилип, Н. В. Сырчина, Т. Я. Ашихмина // Известия Коми научного центра УрО РАН. – 2021. – № 5 (51). – С. 88–91, https://doi.org/10.19110/1994-5655-2021-5-88-91.Pilip L. V., Syrchina N. V., Ashikhmina T. Ya. Promyshlennye svinokompleksy kak istochniki zagryazneniya okruzhayushchey sredy tyazhelymi metallami [Industrial pig farms as sources of environmental pollution with heavy metals]. Izvestiya Komi nauchnogo tsentra Uralskogo otdeleniya Rossiyskoy Akademii Nauk, 2021, no. 5(51), рр. 88–91, https://doi.org/10.19110/1994-5655-2021-5-88-91.Пилип, Л. В. Влияние мелиорантов на подвижность кадмия в почвах / Л. В. Пилип, Н. В. Сырчина // Российский журнал прикладной экологии. – 2023. – № 4 (36). – С. 60–66, https://doi.org/10.24852/2411-7374.2023.4.60.66.Pilip L. V., Syrchina N. V. Vliyanie meliorantov na podvizhnost' kadmiya v pochvakh [Effect of meliorants on cadmium mobility in soils]. Rossiyskiy zhurnal prikladnoy ekologii. 2023, no. 4(36), рр. 60–66, https://doi.org/10.24852/2411-7374.2023.4.60.66.Сырчина, Н. В. Химическая деградация земель под воздействием отходов животноводства / Н. В. Сырчина, Л. В. Пилип, Т. Я. Ашихмина // Теоретическая и прикладная экология. – 2022. – № 3. – С. 219–225, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-219-225.Syrchina, N. V., Pilip L. V., Ashikhmina T. Ya. Khimicheskaya degradatsiya zemel pod vozdeystviem otkhodov zhivotnovodstva [Chemical degradation of land under the influence of animal husbandry waste]. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya, 2022, no. 3, рр. 219–225, https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-219-225.Cadmium bioavailability in surface soils receiving long-term applications of inorganic fertilizers and pig manure / L. Wu et al. // Geoderma. 2012. V. 173. P. 224– 230, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2011.12.003.Wu L. et al. Cadmium bioavailability in surface soils receiving long-term applications of inorganic fertilizers and pig manure. Geoderma. 2012. V. 173. P. 224– 230, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2011.12.003.Potential risk of cadmium in a soil-plant system as a result of long-term (10 years) pig manure application / Y. G. Xu et al. // Plant Soil Environ. 2015. V. 61. N 8. P. 352–357, https://doi.org/10.17221/100/2015-PSE.Xu Y. G. et al. Potential risk of cadmium in a soil-plant system as a result of long-term (10 years) pig manure application. Plant Soil Environ. 2015. V. 61. N 8. P. 352–357, https://doi.org/10.17221/100/2015-PSE.Recycling of livestock manure in a whole-farm perspective / S. O. Petersen et al. // Livestock science. 2007. V. 112. N 3. P. 180–191, https://doi.org/10.1016/j.livsci.2007.09.001.Petersen S. O. et al. Recycling of livestock manure in a whole-farm perspective. Livestock science. 2007. V. 112. N 3. P. 180–191, https://doi.org/10.1016/j.livsci.2007.09.001.Матвеев, Н. М. Тяжелые металлы в почвах и растениях в условиях техногенеза / Н. М. Матвеев, Н. В. Прохорова // Вестник СамГУ. – 1996. – Специальный выпуск. – С. 125–147.Matveev N. M., Prokhorova N. V. Tyazhelye metally v pochvakh i rasteniyakh v usloviyakh tekhnogeneza [Heavy metals in soils and plants under technogenesis conditions]. Vestnik SamGU, 1996, Spetsial'nyy vypusk, рр. 125–147.Добровольский, В. В. Основы биогеохимии / В. В. Добровольский. – Москва: Высшая школа, 1998. – 413 с. – ISBN 5-06-003-112-8.Dobrovol'skiy V. V. Osnovy biogeokhimii [Fundamentals of Biogeochemistry]. Moscow, Vysshaya shkola, 1998. 413 р.Lead and cadmium contamination and exposure risk assessment via consumption of vegetables grown in agricultural soils of five-selected regions of Pakistan / Z. U. Rehman et al. // Chemosphere. 2017. V. 168. P. 1589–1596, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.11.152.Rehman Z. U. et al. Lead and cadmium contamination and exposure risk assessment via consumption of vegetables grown in agricultural soils of five-selected regions of Pakistan. Chemosphere. 2017. V. 168. P. 1589–1596, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.11.152.Potential risks of copper, zinc, and cadmium pollution due to pig manure application in a soil–rice system under intensive farming: a case study of Nanhu, China / J. Shi et al. // Journal of Environmental Quality. 2011. V. 40. N 6. Р. 1695–1704, https://doi.org/10.2134/jeq2010.0316.Shi J.et al. Potential risks of copper, zinc, and cadmium pollution due to pig manure application in a soil–rice system under intensive farming: a case study of Nanhu, China. Journal of Environmental Quality. 2011. V. 40. N 6. Р. 1695–1704, https://doi.org/10.2134/jeq2010.0316.Environmental pollution induced by heavy metal (loid) s from pig farming / Z. Feng et al. // Environmental earth sciences. 2018. V. 77. P. 1–10, https://doi.org/10.1007/s12665-018-7300-2.Feng Z. et al. Environmental pollution induced by heavy metal (loid) s from pig farming. Environmental earth sciences. 2018. V. 77. P. 1–10, https://doi.org/10.1007/s12665-018-7300-2.Regulatory mechanisms of nitrogen (N) on cadmium (Cd) uptake and accumulation in plants: a review / Y. Yang et al. // Science of the Total Environment. 2020. V. 708. N 1. Р. 135186. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135186.Yang Y. et al. Regulatory mechanisms of nitrogen (N) on cadmium (Cd) uptake and accumulation in plants: a review. Science of the Total Environment. 2020. V. 708. N 1. Р. 135186, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135186.Методические указания по оценке качества и питательности кормов. – Москва: ЦИНАО, 2002. – 76 с.Metodicheskie ukazaniya po otsenke kachestva i pitatelnosti kormov [Guidelines for assessing the quality and nutritional value of feed]. Moscow, TsINAO, 2002, 76 р.Дьяконов, К. Н. Современные методы географических исследований / К. Н. Дьяконов, Н. С. Касимов, В. С. Тикунов. – Москва: Просвещение, 1996. – 205 с. – ISBN 5-09-004-567-4.D'yakonov K. N., Kasimov N. S., Tikunov V. S. Sovremennye metody geograficheskikh issledovaniy [Modern methods of geographical research]. Moscow, Prosveshchenie, 1996, 205 р.Перельман, А. И. Геохимия ландшафта / А. И. Перельман. – Москва: Высшая школа, 1999. – 62 с. – ISBN 5-7594-0077-0.Perel'man A. I. Geokhimiya landshafta [Geochemistry in the landscape]. Moscow, Vysshaya shkola, 1999, 62 р.Водяницкий, Ю. Н. Сродство тяжелых металлов и металлоидов к фазам-носителям в почвах / Ю. Н. Водяницкий // Агрохимия. – 2008. – № 9. – С. 87–94.Vodyanitskiy Yu. N. Srodstvo tyazhelykh metallov i metalloidov k fazamnositelyam v pochvakh [Affinity of heavy metals and metalloids to carrier phases in soils]. Agrokhimiya, 2008, no. 9, рр. 87–94.Медведев, И. Ф. Тяжелые металлы в экосистемах / И. Ф. Медведев, С. С. Деревягин. – Саратов: Ракурс, 2017. – 178 с. – ISBN 978-5-97-58-1665-8.Medvedev I. F., Derevyagin S. S. Tyazhelye metally v ekosistemakh [Heavy metals in ecosystems]. Saratov, Rakurs Publ., 2017. 178 р.Сырчина, Н. В. Влияние органических удобрений на содержание микроэлементов в зеленой массе кукурузы / Н. В. Сырчина, Л. В. Пилип, Т. Я. Ашихмина // Химия растительного сырья. – 2024. – № 1. – С. 372–380, https://doi.org/10.14258/jcprm.20240112298.Syrchina, N. V., Pilip L. V., Ashikhmina T. Ya. Vliyanie organicheskikh udobreniy na soderzhanie mikroelementov v zelenoy masse kukuruzy [The effect of organic fertilizers on the content of trace elements in the green mass of corn]. Khimiya rastitelnogo syrya, 2024, no. 1, рр. 372–380, https://doi.org/10.14258/jcprm.20240112298.Временный максимально допустимый уровень (МДУ) содержания некоторых химических элементов и госсипола в кормах для сельскохозяйственных животных и кормовых добавках // Библиотека нормативной документации [сайт]. – URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293725/4293725464.htm (дата обращения: 08.01.2025).Vremennyy maksimalno dopustimyy uroven' (MDU) soderzhaniya nekotorykh khimicheskikh elementov i gossipola v kormakh dlya selskokhozyaystvennykh zhivotnykh i kormovykh dobavkakh [Temporary maximum permissible levels (MRL) of certain chemical elements and gossypol in feed for farm animals and feed additives]. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293725/4293725464.htm (accessed 8 January 2025).Енчилик, П. Р. Биологическое поглощение и биогеохимическая подвижность микроэлементов в лесных ландшафтах Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника / П. Р. Енчилик, Е. Н. Асеева, И. Н. Семенков // Проблемы региональной экологии. – 2018. – № 4. – С. 93–98, https://doi.org/10.24411/1728-323X-2018-14093.Enchilik P. R., Aseeva E. N., Semenkov I. N. Biologicheskoe pogloshchenie i biogeokhimicheskaya podvizhnost' mikroelementov v lesnykh landshaftakh Tsentral'no-Lesnogo gosudarstvennogo prirodnogo biosfernogo zapovednika [Biological uptake and biogeochemical mobility of microelements in forest landscapes of the central forest state biosphere nature reserve]. Problemy regionalnoy ekologii, 2018, no. 4, рр. 93–98, https://doi.org/10.24411/1728-323X-2018-14093.Effect of Organic Matter on Distribution of Chemical Forms of Cadmium in Soil in Corn Rhizosphere / F. Lotfi et al. // Water and soil. 2018. V. 31. N 6. P. 1611– 1622, https://doi.org/10.22067/jsw.v31i5.60064.Lotfi F. et al. Effect of Organic Matter on Distribution of Chemical Forms of Cadmium in Soil in Corn Rhizosphere. Water and soil. 2018. V. 31. N 6. P. 1611– 1622, https://doi.org/10.22067/jsw.v31i5.60064.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.