Содержание к диссертации
Введение
1. Тяжелые металлы в почвах и растениях 7
1.1. Содержание и соединения тяжелых металлов в литосфере 7
1.2. Источники поступления тяжелых металлов в почву 9
1.3. Трансформация соединений тяжелых металлов в почве 15
1.4. Торфяные почвы и их свойства 23
1.5. Транслокация тяжелых металлов в растения 27
1.6. Биохимическая роль тяжелых металлов 36
1.7. Мероприятия, направленные на снижение фитотоксичности тяжелых металлов 42
1.8. Контроль за содержанием тяжелых металлов в почве и растениях 47
2. Объекты и методы исследований 52
2.1. Объекты исследований 52
2.2. Биологические особенности растений 54
2.3. Методы исследований 57
3. Накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами из торфяной низинной почвы 62
3.1. Зависимость накопления цинка, свинца и кадмия тимофеевкой луговой от уровня загрязнения торфяной низинной почвы тяжелыми металлами 62
3.1.1. Влияние загрязнения торфяной низинной почвы цинком, свинцом и кадмием на биомассу растений тимофеевки луговой 62
3.1.2. Накопление цинка, свинца и кадмия растениями тимофеевки луговой при изменении их концентрации в торфяной низинной почве 68
3.2. Влияние известкования торфяной низинной почвы на накопление цинка, свинца и кадмия тимофеевкой луговой и клевером ползучим 84
3.2.1. Изменение массы растений при увеличении концентрации тяжелых металлов в торфяной почве на фоне применения извести 84
3.2.2. Накопление растениями тимофеевки и клевера цинка, свинца и кадмия из торфяной почвы на фоне известкования 93
3.3. Влияние минеральных удобрений на накопление свинца и кадмия ячменем и горохом на фоне увеличения концентраций тяжелых металлов в торфяной низинной почве 121
3.3 1. Изменение урожайной массы ячменя и гороха при возрастании концентраций свинца и кадмия в торфяной низинной почве в условиях применения минеральных удобрений 121
3.3.2. Накопление свинца и кадмия ячменем и горохом при увеличении их концентраций в торфяной низинной почве 128
3.4. Исследование взаимодействия тяжелых металлов при их переходе из почвы в растение 138
3.4.1. Влияние взаимодействия свинца и кадмия на их накопление ячменем и горохом из торфяной низинной почвы 138
Основные выводы 146
Список литературы 148
Приложения 169
- Источники поступления тяжелых металлов в почву
- Мероприятия, направленные на снижение фитотоксичности тяжелых металлов
- Влияние известкования торфяной низинной почвы на накопление цинка, свинца и кадмия тимофеевкой луговой и клевером ползучим
- Влияние минеральных удобрений на накопление свинца и кадмия ячменем и горохом на фоне увеличения концентраций тяжелых металлов в торфяной низинной почве
Введение к работе
Актуальность исследований. В настоящее время неотъемлемой частью комплекса проблем, связанных с охраной окружающей среды, стало изучение загрязнения компонентов биосферы, в частности, таких как, почва и растение, тяжелыми металлами, сельскохозяйственные и техногенные неоаккумуляции которых наносят ощутимый вред агроценозам и естественным биоценозам.
Для скорейшей и успешной реализации природоохранных мероприятий необходимо познание закономерностей процессов, происходящих в системе почва - растение.
Накопление в почвах избыточных количеств таких металлов, как цинк, свинец и кадмий, относящихся к приоритетным экотоксикантам, обнаружено во многих почвах (2,4,7,9). Установлено, что площади загрязненных свинцом, цинком и кадмием земель в России составляют соответственно 519, 326 и 184 тыс. га (80). При этом с каждым годом доля загрязненных почв увеличивается, что создает опасность частичного вывода таких земель из сельскохозяйственного оборота. Как альтернативный вариант в этом случае выступают торфяные почвы, в виду того, что они в настоящее время мало востребованы и им отводится «запасная» роль. Их отличает довольно высокий уровень потенциального плодородия, что позволит получать дополнительное количество растениеводческой продукции, тем более что площадь торфяных почв на территории России довольно значительна и составляет 56641,3 тыс. га. Так в Северо-Западном регионе расположено 5120 тыс. га болотных почв, из них 2420 тыс. га приходится на Ленинградскую область, где доля торфяных низинных почв составляет 428 тыс. га (27,160).
Большинство экспериментов по изучению накопления тяжелых металлов растениями проведено на минеральных почвах. В литературе также представлены некоторые результаты исследований поступления цинка, свинца и кадмия в растения из торфяных низинных почв (67). Обнаружены значительные отличия в параметрах накопления тяжелых металлов растениями из органических и
5 минеральных почв. Однако для более полного изучения механизмов миграции
тяжелых металлов в системе торфяная низинная почва-растение необходим ряд дополнительных экспериментов, различающихся по набору культур, агрохимическому составу торфяных почв, степени окультуренности и степени их загрязненности.
Цель и задачи исследований. Главной целью нашего исследования является изучение особенностей поведения цинка, свинца и кадмия в системе торфяная низинная почва — растение.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
изучить влияние возрастающих концентраций тяжелых металлов в торфяной низинной почве на показатель урожайности и морфологические особенности роста и развития культур различных биологических видов;
выявить особенности распределения тяжелых металлов в торфяной низинной почве;
определить воздействие извести на подвижность тяжелых металлов в торфяной почве и накопление тяжелых металлов растениями при увеличении их концентрации в торфяной почве;
установить уровни загрязнения торфяной низинной почвы тяжелыми металлами, при которых происходит накопление цинка, свинца и кадмия в сельскохозяйственных растениях выше ПДК (МДУ);
выявить наиболее толерантные к накоплению цинка, свинца и кадмия сельскохозяйственные культуры.
Научная новизна. В выполненной работе впервые для типичной торфяной низинной почвы:
I) проведена оценка сельскохозяйственных культур разных биологических видов по степени их толерантности к загрязнению торфяной почвы тяжелыми металлами;
рассчитаны уровни содержания валового количества и подвижных соединений цинка, свинца и кадмия в торфяной низинной почве, при которых происходит загрязнение сельскохозяйственной продукции выше санитарно-гигиенических нормативов;
изучено влияние известкования на подвижность цинка, свинца и кадмия в торфяной низинной почве и доступность их для растений тимофеевки луговой и клевера ползучего;
установлены процессы взаимовлияния свинца и кадмия при поступлении их из торфяной низинной почвы в растения ячменя и гороха.
Практическая значимость. Основные положения диссертации могут быть использованы в качестве рекомендаций при совершенствовании агроэко-логического мониторинга за содержанием тяжелых металлов в торфяной низинной почве и продукции растениеводства.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на ежегодных научно-практических конференциях профессорского - преподавательского состава СПбГАУ (Санкт-Петербург, Пушкин - январь 2003, ноябрь 2003, январь 2004), Всероссийской конференции «VI Докучаевские молодежные чтения», «Город. Почва. Экология» (Санкт-Петербург, февраль 2003), III Всероссийской школе молодых ученых (Суздаль, июль 2003).
Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 6 научных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, основных выводов и приложений. Диссертация изложена на 180 страницах машинописного текста, содержит 41 таблицу, 2 схемы, 50 графиков. Список использованной литературы включает 229 наименований, в том числе 45 источников зарубежных авторов.
Научно-исследовательская работа выполнена в ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет».
Источники поступления тяжелых металлов в почву
Активное рассеяние тяжелых металлов в атмосфере происходит при сжигании ископаемого топлива. Так, при сжигании 1 кг угля и 1 кг нефти в атмосферу поступает соответственно 1-2 и 0,07-0,5 мг кадмия (126). В настоящее время сжигается порядка 5 миллиардов тонн горючих ископаемых. Почти все металлы можно найти в золе угля и нефти и порой в концентрациях, которые оправдывают необходимость извлечения металлов из золы. Масштабы использования ископаемого топлива так велики, что именно уголь, горючие смолы и нефть при сжигании вызывают преимущественно загрязнение почвы металлами, более интенсивное, чем металлургические предприятия. Если принять во внимание, что к настоящему времени добыто около 150 миллиардов тонн угля и 40 миллиардов тонн нефти, то вместе с золой на поверхность земли поступило миллионы тонн металлов, значительная часть которых аккумулирована в верхних горизонтах почв (44).
Одна крупная теплоэлектростанция за год выбрасывает в атмосферу до 500 тонн сернистых веществ и пыли, 10 % которых обнаруживается на расстоянии 5 км. Ежегодно при сжигании угля выделяется кадмия - в 40 раз больше, чем может быть включено в биологический круговорот (35).
Естественно, что металлы при сжигании угля и сланцев остаются в основном в золе, при этом значительная часть взвешенных частиц до 20 % выносится горячим воздухом через дымовые трубы в атмосферу, и в зависимости от величины частиц, рельефа местности и направления господствующих ветров загрязнение поверхности почвы происходит на разном расстоянии от источника. Так, металлы в количестве от 10 до 30 % от общего выброса в атмосферу распространяются по одним данным на 2-3 км (88), а по другим на 8-12 км (180) от промышленного предприятия. При этом наблюдается комбинированное загрязнение растений, слагающегося из непосредственного оседания аэрозолей и пыли на поверхности листьев и корневого усвоения тяжелых металлов, накопившихся в почве в течение продолжительного времени поступления загрязнений из атмосферы (44,214).
Технологические процессы предприятий черной и цветной металлургии не обеспечены надежными средствами очистки газовых выбросов, что приводит к сильному загрязнению атмосферы вокруг этих предприятий (161).
Химический состав атмосферных осадков (в отношении ТМ) является фактором, определяющим направленность функционирования и устойчивость экосистем и отдельных их компонентов. Повышение содержания ТМ в атмосферных осадках и увеличение их потоков из атмосферы приводит к ряду негативных экологических последствий: повышению содержания этих элементов в почве и растениях вблизи промышленных предприятий в радиусе их локального воздействия (4-8 км), изменению рН почв и снижению их биологической активности (161).
Ежегодно в атмосферу выбрасывается свыше 25 тыс. тонн кадмия. С атмосферными осадками и пылью на поверхность почвы в России ежегодно выпадает 1,9-5,4 г/га кадмия (148). Поступление кадмия в агроландшафт может быть связано с развитием в регионе электронной и лакокрасочной промышленности, широко использующей соединения этого металла. Значительная часть Cd попадает в почву с осадками, ежегодно в Балтийское море поступает до 200 тонн Cd, в т. ч. 45 % - из воздуха (116).
При сжигании органического топлива (уголь, мазут, природный газ) на территории России в атмосферу поступает около 400 т. свинца. Выбросы в атмосферу соединений свинца предприятиями лакокрасочной промышленности составляют примерно 20 т. Выбросы свинца стекольными предприятиями в целом по России оцениваются величиной в 100-200 т/га. Содержание свинца в атмосферных осадках на территории России изменяется от 0,05 до 7,3 мкг/л, причем его максимальное количество в осадках содержится зимой, что обусловлено наибольшим сжиганием топлива.
Количество цинка, поступающего в почву с жидкими атмосферными осадками в техногенных районах, в 2-6 раз, а кадмия в 2,5-5,5 раза выше фоновых значений и определяется в основном их содержанием в осадках. Поступление ТМ с техногенной пылью определяется количеством поступающей пыли в ландшафт (100).
Один из источников загрязнения природной среды - необдуманное применение агрохимикатов из отходов осадка сточных вод (ОСВ) и компостов из твердых бытовых отходов (ТБО) в процессе сельскохозяйственного производства. Химический состав осадков сточных вод свидетельствует о том, что даже среднее содержание в них может превышать фоновое в почве для Cd - в 30 раз, a Zn - в 60 раз. Максимальное содержание этих элементов может быть в 2-3 раза выше (ИЗ). Систематическое внесение в почву ОСВ неизбежно ведет к накоплению в ней ТМ. Это обусловлено поглотительной способностью почв. По мере минерализации органического вещества осадка в почве катионы металлов переходят из него на почвенные коллоиды или свежевнесенное органическое вещество и, так как подвижность многовалентных катионов металлов небольшая, их концентрация в почве постепенно возрастает. Совершенных методов освобождения ТМ из ОСВ до сих пор не существует (70).
Мероприятия, направленные на снижение фитотоксичности тяжелых металлов
В современных условиях основной деятельности человека становится принцип экологической рациональности, включающей разработку и практическое использование систем, технологий и способов, обеспечивающих получение экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства (148). Все приемы, направленные на снижение фитотоксичности почв, содержащих металлические токсиканты, можно подразделить на профилактические и приемы по ликвидации уже имеющегося загрязнения. Основные мероприятия хозяйственной деятельности человека, направленные на защиту почв и растений от загрязнения тяжелыми металлами должны базироваться на совершенствовании технологий производственного процесса, а также на контроле за внесением в почву отходов промышленности в качестве удобрений и химических мелиорантов, таких как ТБО и ОСВ. Все применяемые отходы с точки зрения использования, имеют явные и скрытые недостатки, вследствие высокого содержания ТМ (128,201). Вести борьбу с уже существующим загрязнением почв ТМ - более сложный процесс, чем предупреждать его на экологически чистых почвах. Меры по ликвидации уже существующего загрязнения подразумевают использование материалов и веществ, переводящие ТМ в недоступные для растений формы и ведущие к улучшению плодородия почв (цеолиты, синтетические минеральные смолы, известь, органические удобрения и др.). Черных Н. А., Овчаренко М. М. и др. (179) предлагают в качестве основного приема детоксикации тяжелых металлов в почвах применять прием известкования, воздействуя на подвижность ТМ в почве (79,99,114,175,192,196,197,216). Применение извести как мелиоранта заграз-ненной тяжелыми металлами почвы объясняется комплексом положительных изменений в почве на различных уровнях: биологическом, физическом и химическом.
Известь обогащает почву кальцием, который в значительной степени заменяет водород в ППК, улучшает структуру почвы, способствует коагуляции почвенных коллоидов и усиливает процессы окисления. Кроме этого, близкая к нейтральной реакция почвенной среды активизирует деятельность микробиоты. Содержащиеся в кислой среде в подвижном состоянии алюминий, железо и марганец при подщелачивай и и переходят в нерастворимые гидроксиды, которые образуют коллоиды, хорошо адсорбирующие ТМ из почвенного раствора (148,194,211). Некоторые авторы полагают, что известкование является единственным действующим фактором, снижающим поступление ТМ из почвы в растение. Лебедева Л. А., Лебедев С. Н. и др. установили что, цеолит и навоз в дозах до 45 т/га не снижали отрицательного действия загрязнения почвы тяжелыми металлами и не позволяли получить корнеплоды моркови и свеклы, соответствующие санитарно-гигиенической норме. Исследования, проведенные на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах, подтверждают, что комплексное применение известкования в сочетании с агрохимикатами существенно снижает накопление металлических токсикантов в растениях, при этом наблюдается снижение количества подвижных форм Pb, Cd (86,113). И. А. Шильников (181) установил что, снижение поступления металлов в растения происходило вплоть до применения дозы известняковой муки, равной 40 т/га СаСОз. Это говорит о том, что уровень доз извести, оказывающих максимальное действие на урожай и содержание тяжелых металлов в растительной продукции, не совпадает. Важный момент в детоксикации тяжелых металлов отводят внесению органических удобрений. Как отмечает Черных Н. А., Поповичева Л. Л. и др. (129,175) органические удобрения можно разделить на две группы: биологически инертную — торф и различные смеси торфа с минеральными компонентами почв и биологически активную - экскременты животных (навоз). Обе эти группы выступают как хорошие поглотители анионов и катионов, снижают концентрацию солей в почве и повышают ее буферные свойства. Ионы тяжелых металлов образуют соединения с рядом органических веществ: гуминовыми и фульвокислотами, аминокислотами, нитратами и оксалатами (146,161). Образующиеся металл органические комплексы являются малоподвижными или неспособными к преодолению клеточных мембран на границе почва -корень (148). Уменьшение негативного действия от тяжелых металлов наблюдается и при внесении фосфатов в почву. Внесение диаммоний фосфата приводило к значительной фиксации кадмия. Этот эффект особенно проявляется в почвах с низким содержанием органического вещества. В почвах обогащенных органическим веществом влияние фосфатов было менее очевидным из-за высокой буферное почвы. Наибольшее действие от внесения фосфатов проявляется в тех случаях, когда можно ожидать соединение металла с анионом кислоты, образующей соль с очень низким произведением растворимости. Такими свойствами обладают большинство солей ортофосфорной кислоты с многовалентными металлами (130,161). В почве ионы ТМ вступают во взаимодействие с анионами ортофосфорной кислоты, образуя при этом различной растворимости соли, причем произведение растворимости падает с увеличением степени замещения водорода в молекуле кислоты на металл. На растворимость фосфатов ТМ значительное влияние оказывает величина рН и концентрация фосфат-ионов в почвенном растворе. По мнению ряда авторов (25,87) фосфатообразование часто является преимущественным процессом, контролирующим процесс перехода ТМ из жидких фаз в твердые, особенно при нейтральной и слабощелочной реакции среды. Если в кислых средах преобладают растворимые фосфаты, то в нейтральных и щелочных средах происходит фиксация фосфора, заключающаяся в потере растворимости фосфорсодержащих соединений за счет образования прочных связей с минеральными компонентами почв. Фосфаты ТМ, такие как С&з(Р04)2, РЬз(Р04)2 и др. трудно растворимы и характеризуются низкими величинами произведений растворимости. Выявленная закономерность согласуется с результатами исследований Levi-miazi (148,210).
Влияние известкования торфяной низинной почвы на накопление цинка, свинца и кадмия тимофеевкой луговой и клевером ползучим
В опыте без известкования торфяной почвы максимальная масса растений тимофеевки и клевера в обоих случаях наблюдалась в вариантах с концентрацией цинка 339,55 мг/кг почвы. Прибавка массы растений к контрольному варианту составила 8,9 % и 3,1 % соответственно, причем в обеих случаях достоверного увеличения исследуемого показателя к контролю не наблюдалось (табл. 19 и 20). Существенное снижение биомассы опытных растений к контролю отмечалось при выращивании как тимофеевки луговой, так и клевера ползучего, начиная с 4 варианта (2039,55 мг/кг). Максимальное снижение биомассы растений тимофеевки (38,2 %) и клевера (41,2 %) к контролю наблюдалось при концентрации 2039,55 и 4039,55 мг Zn/кг соответственно (рис. 13).
Можно предположить, что снижение биомассы растений с возрастанием валовых концентраций ТМ в почве связано со значительным накоплением токсиканта растениями, который вызывает серьезные физиологические и биохимические нарушения, проявляющиеся в снижении общей продуктивности растений. опытных вариантах, по сравнению с аналогичными вариантами без известкования торфяной почвы (табл. 19 и 20). В опыте с известкованием урожайность растений тимофеевки и клевера достигала наибольших значений в вариантах без внесения в торфяную почву цинка. Достоверное снижение массы растений к контрольному варианту отмечалось с 3 варианта (339,55 мг Zn/кг торфяной почвы), как для тимофеевки, так и для клевера. Наибольшее снижение урожайной массы к контролю составило 47,6 % для тимофеевки, и 42,3 % для клевера при концентрации 4039,55 мг/кг почвы (рис. 16). Следует отметить, что на фоне известкования торфяной почвы тимофеевка луговая проявляет большую чувствительность к увеличивающимся концентрациям цинка в почве, чем растения клевера. Предположительно, это связано с регулирующим действием симбиотических азотфиксаторов, оказывающих влияние на процессы перехода металлов в системе почва - корень растения. В опыте без внесения извести наибольшая масса тимофеевки и клевера наблюдалась при отсутствии загрязнения торфяной низинной почвы свинцом. При увеличении концентрации свинца в почве происходило уменьшение биомассы тимофеевки и клевера по отношению к контролю (рис. 14). Статистическая обработка показала, что существенное снижение урожайности клевера происходило, начиная со 2 варианта (119,01 мг Pb/кг почвы), а тимофеевки луговой с 4 варианта опыта (1519,01 мг Pb/кг почвы). Наименьшая масса тимофеевки наблюдалась при концентрации свинца 1519,01 мг/кг почвы, клевера - 469,01 мг/кг. Снижение биомассы растений тимофеевки и клевера к контролю составило 35,3 % и 37,1 % (табл. 19 и 20).
При дальнейшем увеличении загрязнения торфяной почвы свинцом выше указанных значений урожайная масса исследуемых растений несколько повышалась, но существенное увеличение зафиксировано только на клевере. В опыте с известкованием при увеличении загрязнения торфяной почвы свинцом до 469,0! мг/кг наблюдалось существенное снижение массы тимофеевки по отношению к контролю (рис. 17). Достоверное снижение биомассы растений клевера по отношению к контролю происходило только во 2 варианте (119,01 мг РЬ/кг почвы). Причем в этом варианте отмечена минимальная масса клевера в опыте. При дальнейшем возрастании концентрации свинца в торфяной почве до 1519,01 мг/кг отмечено достоверное увеличение урожайности у обеих культур. При концентрации 2019,01 мг Pb/кг почвы масса обеих растений снова существенно снижалась и достигала минимального значения в опыте для тимофеевки (табл. 19 и 20). При загрязнении почвы свинцом максимальное снижение биомассы тимофеевки и клевера по отношению к контролю составило и 38,9 и 31,2 % соответственно (в опыте с известкованием). Влияние кадмия на формирование урожайной массы растений при внесении его в торфяную почву без применения извести и на фоне ее использования проявлялось следующим образом. В опыте без известкования при загрязнении торфяной почвы кадмием максимальная масса растений тимофеевки наблюдалась в контрольном варианте, а клевера ползучего в 3 варианте (100,082 мг Cd/кг) (рис. 15). Полученная прибавка массы растений клевера к контролю в этом случае была существенной и составила 38,0 % (табл. 20). Можно предположить, что положительное действие на рост растений клевера при низких концентрациях кадмия в почве оказывает сера, входящая в состав соли, действующая как микроэлемент, в котором нуждаются бобовые культуры. При высоких концентрациях металлов в торфяной почве в большей степени на развитие растений непосредственно проявляется действие самого токсиканта.
Влияние минеральных удобрений на накопление свинца и кадмия ячменем и горохом на фоне увеличения концентраций тяжелых металлов в торфяной низинной почве
Максимальная урожайность растений, как ячменя, так и гороха (в вариантах без применения минеральных удобрений) отмечена при валовой концентрации свинца в торфяной почве - 169,01 мг/кг. При этом достоверная прибавка массы растений ячменя к контрольному варианту составила 16,7 %, а гороха 5,6 % (табл. 32). В остальных вариантах масса растений существенно снижалась по отношению к контролю у обоих растений (рис. 37 и 38). Потеря массы ячменя изменялась от 33,3 до 66,6 %, гороха - от 47,2 до 60,0 % в зависимости от степени загрязнения почвы. На основании представленных данных по урожайности ячменя и гороха можно заключить, что горох устойчивее к свинцовому загрязнению почвы, чем ячмень. Фитотоксичной концентрацией {ED50 снижающими биомассу опытных растений на 50 %) свинца в торфяной почве без применения минеральных удобрений, как для растений ячменя, так и гороха является 619,01 мг/кг почвы (табл. 32).
Нами была обнаружена слабая корреляционная связь между валовым содержанием свинца в почве и урожайной массой, как на растениях ячменя, так и гороха, которая в первом случае составила г= - 0,254, а во втором г= - 0,482. На фоне использования удобрений максимальная масса растений ячменя так же наблюдалась при концентрации 169,01 мг/кг свинца в почве (табл. 32). Полученная прибавка массы ячменя к контролю была достоверной и составила 35,6 %. В остальных вариантах происходило существенное снижение массы растений по отношению к контрольному варианту (рис. 37). Потеря массы ячменя изменялась от 44,1 до 72,9 % в зависимости от степени загрязнения торфяной почвы металлом (табл. 32). Эффект фитотоксичности свинца для растений ячменя на фоне применения минеральных удобрений начинается при большей, почти в 4 раза, концентрации токсиканта в почве (2419,01 мг/кг почвы), по сравнению с не удобренной торфяной почвой. Наибольшая масса гороха с прибавкой к фону 137,6 % была обнаружена при концентрации свинца 619,01 мг/кг почвы (табл. 32). При высоком содержаний свинца в почве 2419,01 - 9619,01 мг/кг наметилась тенденция к снижению массы растений по сравнению с контролем, при этом существенные различия были обнаружены только в 5 варианте опыта при максимальной концентрации свинца в почве (рис. 38). Следует заметить, что растения гороха на фоне применения удобрений лучше переносят загрязнение торфяной почвы свинцом, чем растения ячменя, что проявляется в меньшем снижении массы растений при возрастании концентрации тяжелого металла в почве.
Внесение в торфяную почву NPK компонента способствует ослаблению отрицательного влияния свинца на рост растений, как ячменя, так и гороха по сравнению с вариантами, где почва была не удобрена. Подтверждение этому факту можно найти в других исследованиях (112). По-видимому, фосфор удобрений химически закрепляет подвижный свинец в почве. Фосфаты тяжелых металлов отличаются слабой растворимостью в почве и, следовательно, доступностью для растений. Кроме того, при внесении минеральных удобрений улучшается питание растений, что стабилизирует адаптационные и компенсационные механизмы растения к стрессу, вызванному высоким загрязнением торфяной почвы свинцом. Математическая обработка данных показала, что на фоне применения удобрений значительно возросла корреляционная связь между валовым содержанием свинца в торфяной почве и величиной урожайности ячменя (г= - 0,689). Исследуемая зависимость практически не изменилась в опыте с горохом (г= -0,413). В опыте без внесения минеральных удобрений в торфяную почву влияние кадмия сильнее сказывалось на горохе посевном (рис. 40). Максимальная масса гороха получена в контрольном варианте. При увеличении загрязнения почвы кадмием масса гороха уменьшилась в 39 раз. Достоверное снижение урожайности растений по отношению к контролю отмечалось уже с начальной концентрации кадмия в торфяной почве - 15,082 мг/кг и выше (табл. 33). Фитотоксичной концентрацией кадмия (EDso) для гороха являлась -60,082 мг/кг почвы. Следует отметить, что при максимальной концентрации кадмия в почве растения гороха очень плохо развивались в течение всего периода вегетации. Однако полной гибели исследуемых растений к моменту уборки не отмечалось. Максимальная урожайность ячменя с прибавкой в 40 % к контрольному варианту была отмечена в 3 варианте при концентрации металла в торфяной почве - 60,082 мг/кг (табл. 33). Однако достоверной прибавки урожайной массы к контролю не наблюдалось. В последнем варианте опыта (960,082 мг Cd/кг почвы) нами была зафиксирована самая низкая урожайность ячменя, при этом снижение урожайности к контролю составило в 1,2 раза (рис. 39). Высокий коэффициент корреляции был отмечен между валовым содержанием кадмия в почве и урожайной массой гороха (г = - 0,833), и средний (г = - 0, 492) — в опыте с ячменем. Применение в опыте минеральных удобрений на фоне загрязнения почвы кадмием стимулировало увеличение биомассы растений ячменя и гороха без исключения во всех вариантах (табл. 33). Исследования по воздействию кадмия на рост растений на торфяной низинной почве на фоне NPK. показали, что масса ячменя достоверно возросла в 4 раза при наиболее низкой концентрации кадмия (15,082 мг/кг) в торфяной почве по сравнению с фоном и другими вариантами опыта (рис. 39). С возрастанием концентрации кадмия в торфяной почве (4-5 варианты) опыта наблюдалось существенное снижение урожайной массы ячменя по сравнению с контрольным вариантом. Поэтому концентрации кадмия в торфяной почве 240,082 мг/кг и выше можно считать фитотоксичными (EDso) для растений ячменя.
