Содержание к диссертации
Введение
1. Транслокация тяжёлых металлов в системе почва-растение 5
1.1. Миграция и трансформация соединений тяжёлых металлов в почве 15
1.2. Влияние тяжёлых металлов нарост и развитие растений 27
1.3.Содержание тяжёлых металлов в растениях 35
2. Условия проведения опытов, объекты и методы исследовали 39
2.1. Опыт на выщелоченном чернозёме 39
2.2. Опыт на дерново-подзолистой почве 47
3. Транслокация тяжёлых металлов в загрязнённом агроценозе на выщелоченном чернозёме 52
3.1. Изменение основных агрохимических свойств чернозёма, загрязнённого тяжёлыми металлами 52
3.2. Влияние тяжёлых металлов на а урожай картофеля на чернозёме 62
3.3. Тяжёлые металлы и качество урожая 65
4. Транслокация тяжёлых металлов в загрязнённом агроценозе на дерново-подзолистой почве 75
4.1. Влияние агрохимических приёмов на свойства дерново-подзолистиой почвы 75
4.2. Влияние тяжёлых металлов и агрохимических приёмов на урожайность картофеля 77
4.3.Транслокация тяжёлых металлов в почве при выращивании картофеля 79
4.4. Влияние агрохимических приёмов на аккумуляцию тяжёлых металлов растениями картофеля 85
Выводы 88
Рекомендации производству 89
Список использованной литературы 90
- Влияние тяжёлых металлов нарост и развитие растений
- Опыт на дерново-подзолистой почве
- Влияние тяжёлых металлов на а урожай картофеля на чернозёме
- Влияние тяжёлых металлов и агрохимических приёмов на урожайность картофеля
Введение к работе
В последние десятилетия на геохимических картах многих регионов Российской Федерации появились новые геохимические аномалии, единственной причиной которых является техногенная деятельность человека. Аномалии проявляются во всех компонентах ландшафта, но особое значение имеют биогеохимические аномалии, так как одним их важнейших факторов воздействия на организм человека является влияние загрязнения через продукты питания. Охрана окружающей среды от загрязнения стала насущной задачей общества, прежде всего в странах с высокоразвитой индустрией. Среди многочисленных загрязнителей особое место занимают тяжелые металлы.
В отдельных индустриально развитых регионах объемы и темпы техногенного загрязнения окружающей среды настолько возросли, что потребовалось принятие специальных программ по охране природы. В разработанной ООН программе по окружающей среде включены вопросы мониторинга природной среды в целях раннего предупреждения о наступающих естественных или антропогенных изменениях, которые могут причинить вред здоровью или благополучию людей.
Основными источниками техногенного загрязнения природной среды являются загрязнение почвы токсичными соединениями и элементами промышленного производства и транспорта с последующим попаданием их в растения, а также загрязнение атмосферного воздуха токсическими химическими веществами. Процесс оседания газопылевых выбросов может также происходить с атмосферными осадками, в которых некоторые тяжелые металлы находятся в растворимой форме. Поэтому изучение вопроса влияния тяжелых металлов на урожайность сельскохозяйственных культур и его качество в последние годы приобретает особое значение в связи с загрязнением почвенно-растительного покрова антропогенными выбросами промышленных предприятий, транспортом и коммунальными отходами. Практически отсутствуют сведения о накоплении, миграции и трансформации тяжелых металлов в разрезе отдельных почвенных типов и видов
сельскохозяйственных культур, особенно овощных.
Цель исследований. Целью наших исследований является изучение транслокации тяжелых металлов в чернозёме и дерново-подзолистой почве, поступление их в клубни и ботву картофеля, влияния минеральных, органических и известковых удобрений на подвижность и доступность тяжёлых металлов растениям картофеля.
В связи с поставленной целью были решены следующие задачи:
1. Изучить динамику содержания и степени трансформации
тяжёлых металлов в выщелоченном черноземе и дерново-подзолистой
почве.
2. Изучить влияние тяжёлых металлов на урожайность и качество
картофеля на этих почвах.
3. Определить воздействие навоза, дефеката, извести при
раздельном и совместном применении на подвижность тяжёлых металлов
в почве.
4. Исследовать изменения агрохимических свойств почв под
действием тяжёлых металлов, удобрений и мелиорантов.
Практическая значимость. Практическая значимость результатов исследований состоит в выработке рекомендаций по выращиванию картофеля на загрязнённых тяжёлыми металлами чернозёмных и дерново-подзолистых почвах.
Научная новизна работы. Впервые проведено сочетанное изучение транслокации тяжёлых металлов в дерново-подзолистой и чернозёмной почве при выращивании картофеля. Исследовано влияние местных известковых удобрений, навоза и их совместного применения с минеральными удобрениями на накопление кадмия, свинца, цинка и меди в клубнях и ботве картофеля.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на конференциях молодых ученых в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева (декабрь 1999 г.), в Санкт-Петербурге (март 1999 г.) и Суздале (июль 2000 г.). По теме диссертации опубликовано 2 работы.
Влияние тяжёлых металлов нарост и развитие растений
В условиях техногенного загрязнения растения вступают в контакт с соединениями элементов, концентрация которых значительно превышает те, к которым растения приспособились в процессе эволюции. P. Westbroek (1992) отмечает, что непременным условием формирования биологических систем является содержание в них химических элементов и соединений, не превышающее порога токсичности. Одним из следствий этого положения явился тот факт, что естественный отбор способствовал развитию надежного механизма обезвреживания токсичных элементов на уровне индивидуальных организмов (Rufus, Chaney, 1980). Большинство организмов не имеют специфического защитного механизма от тяжелых металлов, однако в растениях существует несколько систем контроля за поступлением токсичных элементов (Ильин, Степанова, 1980).
Первым барьером на пути поступления тяжелых металлов из почвы в надземную часть является покровная ткань корней, обладающая значительной избирательно адсорбирующей способностью (Колосов, 1962). При проникновении токсичных элементов в цитоплазму растительных клеток образуются аналоги антител у животных: фитоалексины и фитохелатины. Эти вещества образуют хелатные соединения почти с 90% металлов, поступающих в клетку (Пищулина, 1989). Некоторую защитную роль могут выполнять клетки пояска Каспари (Ильин, Гармаш, 1981). В результате последовательных реакций, в которые тяжелые металлы вступают на пути из корней в надземные части, характер их распределения по органам растений принимает следующий характер: наибольшая концентрация токсических элементов отмечается в корнях, далее идут стебли, листья, запасающие ткани и плоды (семена) (Химия тяжелых металлов..., 1985; Van Bruwaene et al., 1984). Под особой защитой в растениях находятся репродуктивные органы. В отношении кадмия возможно несколько другое распределение: имеются данные о большем накоплении элемента в зерне озимой пшеницы по сравнению с соломой (Адталова и др., 1990). Ряд исследователей указывает, что в отношении кадмия указанные барьеры действуют недостаточно эффективно (Walsh et. al., 1976; Chancy R, Hormck, 1978).
Толерантность к тяжелым металлам у растений генетически контролируется и имеет определенную емкость. Когда способность корней задерживать токсичные элементы исчерпывается, металлы поступают в листья и плоды. Накопление свинца, кадмия, цинка, меди выше определенного порогового уровня вызывает серьезные нарушения процесса обмена веществ и приводит к заметному снижению урожая и качества продукции. Токсичность данных элементов проявляется в уменьшении активности ферментов, главным образом, щелочной фосфатазы, каталазы, оксидазы, рибонуклеазы, нитратредуктазы (Алексеев, 1987; Черных Н., Черных И., 1995). При взаимодействии с фосфат- и сульфатионами свинец и кадмий образуют осадки, с продуктами метаболизма вступают в реакцию комплексообразования, снижают поступление в растение калия, железа, вызывая хлороз и увядание. Отмечается способность свинца и кадмия заменять некоторые металлы в металлобелковых комплексах ферментов, нарушая их важнейшие функции (Химия тяжелых металлов...,1985; Цинк и кадмий..., 1992).
Фитотоксичность свинца и кадмия обнаруживается через снижение количества сухой массы урожая и ухудшение ряда параметров качества растениеводческой продукции. В качестве критического уровня содержания тяжелых металлов в растениях принимается их концентрация, при которой происходит снижение урожая на 10 или 25%. В некоторых работах выявляется также содержание токсикантов, снижающее урожай на 50%, однако эти данные имеют меньшее практическое значение, поскольку загрязнение, вызывающее такое падение урожайность, встречается крайне редко (Кузнецов и др., 1988; Бингам и др., 1993).
Наименьшей устойчивостью к повышенному содержанию кадмия в субстрате обладают листовые культуры. Снижение урожайности на 25% отмечалось у шпината при 4 мг/кг кадмия в почве, у кресс-салата - при 8 мг/кг. При этом коэффициент накопления элемента (отношение содержания в растительной массе к содержанию в субстрате) составлял 10-19. Напротив, для такого же снижения урожайности томатов, огурцов, капусты, свеклы потребовалось содержание металла в почве 160 мг/кг. Однако при этом они накапливают значительное его количество, близкое к концентрации в субстрате. Рис, пшеница, бобы снижают урожай от значительно меньших доз кадмия - 17-50 мг/кг почвы, однако накопление элемента в них гораздо менее выражено (Бингам и др., 1993).
В литературе неоднократно отмечалось, что эффективность биологических механизмов иммобилизации свинца в растении выше, чем кадмия. В опыте с зерновыми культурами показано, что зерно содержит только 0,02-0,004% свинца от количества, внесенного в питательный раствор. В корнях и стеблях отмечалось соответственно 21 и 1,2% (цит. по Минееву и др., 1993). Каплунова Е.В. (1983) указывает на превышение накопления свинца салатом в 1,5-2 раза по сравнению с ячменем. Опыт на дерново-подзолистой почве показал тот же результат - салат в 1,5-2 раза интенсивнее ячменя аккумулирует свинец (Химия тяжелых металлов..., 1985).
Информация о критических концентрациях токсических элементов в надземной части растений полезна для прогноза потерь урожая. Bingham F.T. et al. (1983) предложили уравнение, с помощью которого можно определить относительный урожай мангольда, зная содержание кадмия в его листьях: у=100-0,34(С-60), где у - относительный урожай в процентах к возможному,
С - концентрация кадмия в листьях, мг/кг. Результаты, полученные L.E. Sommers (1980), показывают, что различные сорта одной культуры дают широкий спектр уровней накопления поллютантов. Полевые опыты с кукурузой, выращенной на почве, обработанной осадком сточных вод, показали широкие пределы варьирования содержания кадмия в листьях -от 2,47 до 62,93 мг/кг, и в зерне - от 0,08 до 3,87 мг/кг.
Знание биологических особенностей сельскохозяйственных культур способствует решению проблемы рационального использования почв с различным уровнем загрязнения тяжелыми металлами. При этом должны приниматься во внимание: 1) культура, 2) сорт, 3) используемые части растения. При учете всего этого, на почвах с невысоким уровнем загрязнения можно без особого риска получать достаточно чистый урожай зерновых культур. Листовые культуры в этих условиях выращивать не рекомендуется. При более высоком уровне загрязнения лучшим выходом будет возделывание технических культур.
Опыт на дерново-подзолистой почве
Исследования в Ивановской области проводились на стационаре ФГУСАС «Ивановская», в АОЗТ «Шуйское» "Шуйского района". Местом проведения исследований является стационарный мелко-деляночный опыт на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Опыт был заложен в 1995 году. Для морфологического описания почвы приведены данные разреза № 1. А „ах 0 - 23 см: Цвет светло-серый, влажность - свежий. Механический состав: легкий суглинок. Структура: комковатая. Плотность: рыхлый. Корней много. Форма границ горизонта: ровная. Характер перехода в следующий горизонт: ясный. А2 23 - 36 см: Цвет: белесый. Влажность: свежий. Механический состав: легкий суглинок. Структура: бесструктурный. Плотность: плотный. Корней много. Форма границ горизонта языковатая. Характер перехода: постепенный. АгВ 36- 60 см: Цвет: белесовато-коричневый. Влажность: свежий. Механический состав: супесь. Структура: бесструктурный. Плотность: уплотненный. Корней мало. Форма границ горизонта: волнистая. Характер перехода: волнистый. В 60-117 см: Цвет: буро-коричневый. Влажность: свежий. Механический состав: средний суглинок. Структура: призмовидная. Плотность: плотный, корней очень мало. Форма границ горизонта: волнистая. Характер перехода: заметный.
С 117-213 см: Цвет: коричневый Влажность: свежий. Механический состав: средний суглинок. Структура: мелковато-ореховатый. Плотность: плотный. Корни встречаются очень редко. Характер перехода в следующий горизонт: постепенный. Форма границ горизонта: волнистая. Почва: дерново-подзолистая легкосуглинистая Химические свойства почвы по горизонтам до закладки опыта отражены в таблице 7. Как видно из таблицы 7, содержание гумуса в почве опытного участка среднее, по степени кислотности почва относится к слабокислой, содержание подвижного фосфора среднее и калия высокое, содержание обменного кальция и магния среднее. В пахотном горизонте данной почвы обнаружено 0,34 мг/кг кадмия, 10,4 мг/кг свинца, 24 мг/кг цинка и 5,2 мг/кг меди, то есть содержание металлов в опытной почве находится в пределах их фонового содержания.
Изучаемым растительным объектом является позднеспелый картофель сорта «Резерв». Исходя из приведенных таблиц (8-Ю) и литературных данных (Овчаренко, 1997; Черных и др., 1999;) можно заключить, что применяемые мелиоранты и удобрения не окажут заметного влияния на баланс тяжелых металлов в почве
Перед закладкой опыта в течение нескольких лет почва использовалась под посадку картофеля с внесением органических удобрений. После этого в течение двух лет проводили посев овса и многолетних трав.
Тяжелые металлы вносились в почву в виде водорастворимых солей (уксуснокислый кадмий и свинец, сернокислый цинк и медь) из расчета на металл в дозе: кадмия - 5, свинца - 100, цинка - 300, меди -130 мг/кг почвы. Тяжелые металлы, известь и навоз вносились в почву вручную под перекопку в 1ьга год опыта. Минеральные удобрения вносились ежегодно под основную обработку почвы. Повторность опыта 4х кратная. Размер опытной делянки 2,7 х 1,5 м, площадь 4,05 м2. Размер учетной делянки 1,5 х 2,0 м, площадь 3,0 м2. Общая площадь опытного участка - 113,4 м2. Уборка урожая проводилась сплошным методом вручную. Ежегодно после уборки урожая отбирались смешанные почвенные и растительные образцы с каждой опытной делянки, в которых определяли химические свойства почвы, содержание валовых и подвижных форм соединений тяжелых металлов, содержание тяжелых металлов в основной и побочной продукции, а также некоторые показатели качества полученной продукции. 1. Определение рН солевой вытяжки (потенциометрический метод) по ГОСТ 26483-85; 2. Определение гидролитической кислотности по методу Г. Каппена в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26212-91; 3. Определение суммы поглощенных оснований по методу Г. Каппена по ГОСТ 27821-88; 4. Определение подвижных форм фосфора и калия по А.Т. Кирсанову в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26207-91; 5. Определение общего углерода по методу И.В. Тюрина в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26213-91; 5. Определение валовых и подвижных форм тяжелых металлов проводились методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (Методические указания ..., 1992). При приготовлении вытяжек из почвы использовалась HNO3 , разведенная в соотношении 1:1 (валовые формы ТМ) и ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8 (подвижные формы ТМ). В растительных образцах определение химического состава и показателей безопасности проводили, используя следующие методы: 1.Определение общего азота по Кьельдалю ГОСТ 26889-86; 2. Определение общего фосфора по Труогу - Мейеру; 3. Определение общего калия методом пламенной фотометрии. Азот, фосфор и калий определяли из одной навески после мокрого озоления смесью H2S04 и HCIO4 по методу Гинзбург; 4. Определение суммы Сахаров по Бертрану (рефрактометрия) по ГОСТ 8756.13; 5. Определение каротина по ГОСТ 875622-80; 6. Определение сырой клетчатки по ГОСТ 13496.2 - 91; 7. Определение азота и сырого протеина по ГОСТ 13496.4 - 93 ; 8. Определение золы по ГОСТ 25555.4-91; 9. Определение нитратов по ГОСТ 29270-95; 10. Определение содержания тяжелых металлов в растениях проводили методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (Методические указания..., 1992). Подготовку образцов к анализу производили растворением золы в азотной кислоте, разведенной в соотношении 1:1. Анализировали основную продукцию (клубнеплоды) и побочную (ботву).
Влияние тяжёлых металлов на а урожай картофеля на чернозёме
В данных исследованиях вопросу влияния тяжелых металлов на урожай культур уделено достаточно много внимания. Данные урожая картофеля представлены в таблице 21. Как видно из таблицы, прибавки урожая клубней 73,6-81,8 ц/га от применения удобрений в вариантах N6o Рбо Кбо + ТМ + навоз и ЫбоРбоКю + ТМ + дефекат + навоз по сравнению с контролем были существенны. Прибавки урожая 6,8 - 33,9 ц/га в варианте только с тяжелыми металлами и в варианте, где на фоне тяжёлых металлов применялись минеральные удобрения в одинарной дозе, не существенны. Наиболее высокие прибавки получены в вариантах от применения минеральных удобрений с навозом и при совместном применении удобрений с дефекатом, составляющие 73,6 - 81,8 ц/га.
Во второй год опыта достоверными прибавками были 37,8 - 63,0 ц/га, т.е. в вариантах ИбоРбоКбо + ТМ + навоз, NeoPeoKeo + ТМ + дефекат + навоз и N120 Р120 К120 + ТМ, прибавки урожая в размерах 2,1 - 23,4 ц/га по сравнению с контролем не существенны.
Достоверные прибавки урожая ботвы картофеля по сравнению с контролем в опыте 1-го года в размерах 2,4 - 5,5 ц/га были получены в вариантах NeoPeoKso + ТМ, НмРбоКбо + ТМ + дефекат, NeoPeoKeo + ТМ + навоз , N6oP6oKoo + ТМ + дефекат + навоз. N12o Рпо Кш + ТМ. Прибавки урожая 0,8 - 1,8 ц/га в вариантах NeoPeoKeo и тяжелые металлы не существенны. На 2-ой год прибавки урожая в размерах 1,4 - 3,3 ц/га в вариантах NeoPeoKro , NeoPeoKeo + навоз и N60P6oK6o + ТМ + дефекат + навоз были существенными, в остальных вариантах они не достоверны.
Величины прибавок биологического урожая картофеля в размерах 36,8-87,3 ц/га в опыте первого года были достоверны в вариантах NeoPeoKeo + ТМ + навоз, Ы6оРбоКбо + ТМ + дефекат + навоз, Ni20 Р120 Кш + ТМ. Прибавки биологического урожая в размерах 4,3 - 27,6 ц/га не существенны. Аналогичная картина наблюдается и в опыте второго года.
Тяжелые металлы, внесенные в почву в вышеуказанных дозах, оказывают слабое влияние на величину урожая картофеля на чернозёме, однако полученные прибавки урожая в варианте с одними тяжелыми металлами по сравнению с контролем оказались не существенны, а все полученные достоверные прибавки следует отнести за счет применения удобрений (минеральные удобрения, навоз) и совместного применения удобрений и дефеката. Вариант опыта N o Р120 Кш, Ni2o Р120 К120 + ТМ по сравнению с вариантами N6oPooK6o +ТМ +навоз и КбоРбоКда + ТМ + дефекат + навоз оказался малоэффективным. Видимо, минеральных удобрений в присутствии тяжелых металлов не оказывали заметного влияния на величину урожая картофеля (рис. 1)
В 2000 году на формирование урожая картофеля, помимо удобрений и дефеката (особенно при совместном их внесении), оказали положительное влияние погодные условия вегетационного периода и достаточно высокое эффективное плодородие выщелоченных черноземов.
Одним из показателей качества сельскохозяйственной продукции, выращенной на загрязненных почвах, является содержание в ней тяжелых металлов. Данные содержания тяжелых металлов в клубнях и ботве картофеля представлены в таблицах 22 и 23.
Как видно из таблицы, в клубнях картофеля в год действия тяжелых металлов во всех вариантах опыта оказалось высокое содержание кадмия, свинца и цинка, составляющие соответственно 8,7 ПДК кадмия, 2,8 ПДК свинца и 1,1 ПДК іщнка. Количество кадмия и свинца, превышающего допустимые нормы, обнаружено в контроле и в варианте оРбоКбо Содержание меди во всех вариантах опыта было значительно ниже установленного ПДК.
В опыте второго года отмечено высокое содержание в клубнях картофеля кадмия (26 ПДК) и цинка (1,3 ПДК). Содержание свинца и меди было ниже допустимых норм. Различия по вариантам с тяжелыми металлами по содержанию кадмия существенны как в год внесения тяжёлых металлов, так и в год их последействи (рис.2). В год внесения металлов по содержанию свинца существенными оказались клубни картофеля на варианте 3 (фон + тяжелые металлы), на варианте 5 (фон + тяжелые металлы + навоз), 6 (фон + тяжелые металлы + дефекат + навоз). По содержанию цинка вариант 4 (фон + тяжелые металлы + дефекат), 6 (фон + тяжелые металлы + дефекат + навоз), 8 (тяжелые металлы). По содержанию меди вариант 6 (фон + тяжелые металлы + дефекат + навоз). В год последействия металлов различия по вариантам опыта, за исключением кадмия, практически не существенны (рис.3).
В ботве картофеля в опыте 2000 года содержание кадмия и свинца во всех вариантах с тяжёлыми металлами было выше установленных ПДК, содержание цинка - в вариантах 3 (фон + тяжелые металлы), 4 (фон +ТМ + дефекат) и 8 (N120 Рпо Кш + тяжелые металлы). Содержание меди везде оказалось значительно ниже установленных санитарных норм.
В опыте второго года только содержание кадмия в ботве картофеля во всех вариантах было выше допустимых норм. Содержание свинца, цинка и меди по вариантам опыта было значительно ниже их ПДК.
Влияние тяжёлых металлов и агрохимических приёмов на урожайность картофеля
По литературным данным повышение концентрации тяжёлых металлов в почве способно существенно снизить урожайность сельскохозяйственных культур (Ильин, 1991; Ильин и др.,1980; Зырин и др., 1985; Овчаренко и др., 1994). Однако отмечается, что фитотоксичность металлов проявляется лишь при уровне загрязнения, превышающем ПДК в десятки раз, что на практике встречается крайне редко.
Дозы кадмия, свинца, цинка и меди, применяемые в нашем опыте, рассчитывались для создания наиболее типичных уровней загрязнения почв. Однако существенного снижения урожайности картофеля на дерново-подзолистой почве они не вызвали.
При рассмотрении урожайности (табл. 30) можно отметить, что в среднем за 3 года опыта получен достаточно высокий урожай клубней картофеля. При этом максимальная урожайность получена на варианте с совместным применением известковой муки и навоза, а минимальная на контроле.
Значительная прибавка отмечается на вариантах с применением удобрений и извести. Испытанные дозы извести и навоза являются достаточно эффективными на дерново-подзолистых почвах, загрязнённых тяжёлыми металлами. Отмечается достоверная прибавка урожая по сравнению с контролем, причем наибольшие ее значения отмечены на варианте с совместным применением известняковой муки и навоза (вариант 6) и двойной дозой минеральных удобрений (вариант 7). При известковании непосредственно под картофель произошло достоверное уменьшение прибавки урожая, что объясняется сильной чувствительностью этой культуры к резкому уменьшению усвояемых микроэлементов и калия в почве, а также нарушением соотношения катионов в почвенном растворе, избыточной концентрации ионов кальция, в результате чего затрудняется поступление в растение других катионов, в частности магния и калия.
Если рассматривать прибавки урожая клубней относительно фона, то отмечается достоверное снижение урожайности в среднем на 26 ц/га при внесении извести 6 т/га, что составляет 11 % от урожая на фоновом варианте. Здесь ещё раз подтверждается, что известковать почву при выращивании картофеля даже на загрязнённых тяжёлыми металлами почвах лучше под предшествующую культуру.
Сравнительное изучение прибавки урожая клубней относительно варианта 3 (NeoPeoKgo + ТМ) показало также, что от применения извести произошло достоверное снижение прибавки урожая, тогда как совместное применение навоза и извести снижает отрицательное действие данного агроприёма.
Как и во многих исследованиях (Глуховский и др., 1994; Овчаренко и др., 1997), примененные в нашем опыте известняковая мука, органические и минеральные удобрения не повлияли в значительной степени на загрязнение почвы и растений тяжелыми металлами. При этом поступление металлов с удобрениями примерно соответствовало выносу их урожаями культур, возрастающими на удобренных делянках.
Известно, что кадмий является более опасным элементом для теплокровных живых организмов, чем свинец, цинк и медь. Это обусловлено тем, что барьеры на пути кругооборота данного элемента (почвенный и биологический) ограничивают перемещения кадмия в гораздо меньшей степени.
По данным ряда исследователей (Горбатов, 1983; Обухов, 1989 и др.) очень небольшая часть общего запаса кадмия находится в прочносвязанной недоступной растениям форме.
Основная масса кадмия находится в обменной форме. В результате этого создаются условия для его биологической аккумуляции. Тем не менее, известкование, внесение органических удобрений и цеолитов способны в некоторой степени снизить токсичность данного металла в почве.
Содержание кадмия в почве опытного участка (0,34 мг/кг) находится в пределах ОДК, установленного для данного элемента (0,5 - 3 мг/кг почвы в зависимости от гранулометрического состава и кислотности). Судя по результатам первого года исследований, различия в содержании кадмия в почве, проанализированном с помощью вытяжек ацетатно-аммонийного буфера при рН 4,8 (ААБ) и азотной кислоты, разбавленной водой при соотношении вода : кислота как 1 : 1 (HNO3), на всех вариантах при загрязнении незначительны и варьируют в достаточно узких пределах -3,10-3,60 и 4,20-4,80 мг/кг почвы соответственно (табл. 31). Наименьший уровень содержания подвижных форм кадмия отмечается на известкованных вариантах, а наибольший - при внесении органических удобрений. Однако, практически все колебания содержания и подвижных и валовых форм кадмия в первый год проведения опыта являются недостоверными, что вероятно связано еще с недостаточным воздействием извести и навоза на почву и соединения кадмия. Подвижность кадмия варьировала от 66 до 86 %, составляя в среднем 77 % от его валового содержания, причем максимальное ее значение отмечено на варианте с применением органического удобрения. Объяснением этого явления может служить тот факт, что при внесении в почву недостаточно разложившегося навоза, а мы применяли полу перепревший навоз КРС, тяжелые металлы, в данном случае кадмий, могут образовывать металлоорганические комплексы с подвижными низкомолекулярными органическими соединениями, которые образуются в почве при взаимодействии такого навоза (его растворимой фракции) с почвенным раствором (Черных и др., 1995).
Также можно отметить, что доля подвижного кадмия, экстрагируемого ацетатно-аммонийным буферным раствором, достаточно высокая. Доля подвижного и валового кадмия составила 62-72 и 86-96 % от внесенной дозы соответственно (табл. 32). Это указывает на относительно слабую способность исследуемой почвы закреплять кадмий, что подтверждается данными агрохимических показателей почвы.
Содержание подвижного свинца колебалось в пределах 24-35 мг/кг в искусственно загрязненных и 5,60-5,73 мг/кг в незагрязненных вариантах опыта. Подобно исследованиям, проведенных Файза Салама с соавторами (1997), в отличие от кадмия, при внесении навоза отмечено достоверное уменьшение подвижности свинца на 3 %. Являясь хорошим адсорбентом катионов и анионов, навоз, а точнее ряд содержащихся в нем органических веществ - цитратов, оксалатов, аминокислот, гуминовых и фульвокислот, образует с тяжелыми металлами различные органоминеральные комплексы, обладающие низкой растворимостью, и тем самым уменьшают подвижность тяжёлых металлов в почвах (Черных и др., 1997; Файза Салама и др., 1997). Уменьшение подвижных форм свинца на 8 % в варианте с внесением двойной дозы минеральных удобрений может быть связано с подкислением почвенной среды и последующей миграцией свинца за пределы пахотного горизонта. В целом, подвижность свинца колебалась от 24 до 55 %, составляя в среднем 37 % от его валового содержания. Последнее же не изменялось по вариантам опыта, а его экстрагируемость азотной кислотой составила почти 100 % от внесенной дозы. Ацетатно-аммонийный буферный раствор извлекал 24-35 % свинца от внесенной дозы, что указывает на значительное закрепление его почвой.
