Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 .Состав и свойства осадков сточных вод 7
1.2. Использование ОСВ в мире и России 11
1.3. Влияние ОСВ на свойства почв 14
1.4. Поведение ТМ в почве при внесении ОСВ 17
1.5 Способы мелиорации почв, загрязненных ТМ 21
1.5.1 .Химическая мелиорация почв 23
1.6. Опыт мелиорации почв, загрязненных ТМ 30
Глава 2. Объекты и методы исследований 33
2.1. Характеристика химического состава ОСВ и мелиорантов 35
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1. Влияние последействия ОСВ и мелиорантов на агрохимические свойства пахотного слоя почвы 37
3.2. Изменение свойств пахотного слоя почвы после двукратного применения ОСВ на фоне последействия мелиорантов 42
3.3. Влияние двукратного внесения ОСВ и повторного внесения мелиорантов на параметры плодородия почвы 46
3.4. Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление различных форм токсичных и биогенных элементов в пахотном слое почвы 53
3.4.1. Влияние прямого действия и последействия ОСВ и мелиорантов на содержание токсичных элементов в почве
3.4.1.1. Кадмий 55
3.4.1.2. Никель 60
3.4.1.3. Свинец 64
3.4.2. Влияние прямого действия и последействия ОСВ и мелиорантов на содержание различных форм биогенных элементов в почве
3.4.2.1. Медь 70
3.4.2.2. Цинк 75
3.5. Влияние ОСВ и мелиорантов на урожай выращиваемых культур 80
3.6. Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление токсичных элементов растениями клевера, озимой пшеницы и ячменя 83
3.7. Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление биомикроэлементов в растениях клевера, озимой пшеницы и ячменя 89
3.8. Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание основных питательных элементов в выращиваемых культурах 93
Выводы 98
Список литературы
- Использование ОСВ в мире и России
- Изменение свойств пахотного слоя почвы после двукратного применения ОСВ на фоне последействия мелиорантов
- Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление различных форм токсичных и биогенных элементов в пахотном слое почвы
- Влияние ОСВ и мелиорантов на урожай выращиваемых культур
Введение к работе
В последнее время в нашей стране и за рубежом все большее внимание уделяется экологическим аспектам использования в земледелии побочных продуктов человеческой деятельности, в том числе осадков сточных вод (ОСВ). Внесение данных видов отходов в почву - один из путей их утилизации. ОСВ довольно широко используются в сельском хозяйстве России, США и Европе, особенно в тех районах, где ощущается нехватка органических удобрений (Renner, 2000; Оттабонг и др., 2001). Основным критерием возможности применения ОСВ в качестве удобрения служит высокое содержание в их составе органических веществ, необходимых для растений макро - и микроэлементов. Однако бесконтрольное применение в почву ОСВ может привести к перенасыщению почвы как полезными микроэлементами, так и токсичными металлами (Бердяева, 2001; Simon, 1994; Hegstrom, 1989 и др.). Загрязнение почв сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами (ТМ) в результате бесконтрольного применения удобрений на основе отходов коммунального хозяйства и отходов промышленности носит устойчивый характер. По сведениям Госкомэкологии и Роскомзема в Российской Федерации свыше 2,4 млн. га земель загрязнены бесконтрольным применением органо-содержащих отходов.
Актуальность В мировой практике основным приемом реабилитации почв, загрязненных ТМ, является перевод последних в малодоступные для растений формы. Не существует универсального способа мелиорации загрязненных земель, поскольку выбор того или иного метода зависит от уровня и типа загрязнения, свойств почвы, расположения объекта на местности, наличия вблизи хозяйств дешевых мелиорирующих средств, специфики хозяйства и многих других факторов.
Перспективным направлением в применении ОСВ может являться одновременное (совместное) внесение в почву ОСВ и мелиоранта. В этом случае в почве будут происходить иные процессы трансформации загрязняющих веществ, содержащихся в ОСВ. Этот прием может позволить увеличить дозы ОСВ и существенно улучшить баланс органического вещества в почвах.
В этой связи весьма актуальной задачей является сравнительная оценка наиболее перспективных и недорогих приемов мелиорации сельскохозяйственных угодий, уровень содержания ТМ в почвах которых, хотя и превышает ПДК, но не является критическим для растений, а также разработка приемов совместного использования ОСВ и мелиорантов.
Целью данного исследования является сравнительное изучение действия и последействия извести, глины, цеолита и вермикомпоста на агроэкологическую обстановку в агроценозе, основным органическим удобрением в котором являлся ОСВ очистных сооружений г. Владимира. В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
Изучить влияние последействия и прямого действия извести, глины, цеолита и вермикомпоста на агрохимические свойства супесчаной дерново-подзолистой почвы при однократном и повторном применении высокой дозы ОСВ.
Исследовать влияние последействия и прямого действия извести, глины, цеолита и вермикомпоста на трансформацию ТМ в почве и их поступление в сельскохозяйственные культуры через четыре года после однократного применения ОСВ, а также при повторном внесении осадка.
Изучить влияние последействия и прямого действия мелиорантов на продуктивность и экологическое качество растений клевера, озимой пшеницы и ячменя через четыре года после однократного применения ОСВ, а также при повторном внесении осадка.
Научная новизна Впервые дана комплексная агроэкологическая оценка последействия извести, глины, цеолита и вермикомпоста для детоксикации ТМ в почве через четыре года после однократного применения высокой дозы осадков сточных вод и после повторного внесения ОСВ, а также прямого действия мелиорантов при их применении после двукратного внесения ОСВ.
Показано, что эффективность мелиорантов различна. Она зависит от вида ТМ, его концентрации в почве, от индивидуальных особенностей выращиваемых культур. Установлено, что известь, глина и цеолит даже через 4-5 лет после однократного внесения оказывают сдерживающее воздействие на образование доступных для растений форм ТМ, а также на поступление элементов загрязнителей в сельскохозяйственную продукцию. Показано, что наиболее эффективными мелиорантами, снижающими количество биодоступных форм ТМ в почве, являются известь и глина, а также их совместное применение. Однако при достигнутых в опыте уровнях загрязнения почвы Cd и Zn эти мелиоранты не смогли обеспечить надежного получения экологически безопасной продукции озимой пшеницы и ячменя.
Практическая значимость Полученные данные могут быть включены в рекомендации по детоксикации ТМ на загрязненных супесчаных почвах при внесении ОСВ. Данные по динамике поведения ТМ в системе почва — растения при внесении ОСВ могут быть использованы для разработки рекомендаций по совместному применению ОСВ и мелиорантов.
Публикации По результатам исследований опубликовано 6 работ.
Апробация Основные результаты диссертационной работы были доложены на Международном конгрессе «Eurosoil 2004» (Freiburg, 2004); IV съезде Докучаевского общества почвоведов «Почвы - национальное достояние России» (Новосибирск, 2004); Международной научно - практической конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, 2005), а также на заседаниях кафедры агрохимии факультета почвоведения МГУ (2003; 2004; 2005).
Использование ОСВ в мире и России
В настоящее время существует несколько способов утилизации осадков сточных вод: захоронение на специальных полигонах, сжигание, использование в качестве удобрения (табл. 4). Осадок, содержащий большое количество органического вещества и питательных элементов, является ценным сырьём для получения органических удобрений. ОСВ городских очистных сооружений широко используются в сельском хозяйстве России и в других странах, особенно в тех районах, где ощущается нехватка органических удобрений (Касатиков, 1991). Применение ОСВ требует определенной осторожности, поскольку некоторые виды осадков содержат повышенное количество тяжелых металлов и органических поллютантов (Покровская, Касатиков, 1987; Садовникова и др., 1993).
Доля ОСВ, используемая в сельском хозяйстве разных стран колеблется в очень широких пределах - от 80% (Португалия) до 3% (в Греции). В отвалах складируется от 10% до 97%, в некоторых странах ОСВ сжигаются - самый высокий уровень сжигания (до 30%) в Дании, Австрии, США.
В Великобритании ОСВ удобряют 1,5% сельскохозяйственных угодий. Ежегодно на поля вносят 350 тыс. т сухой массы осадка. В этой стране внесение ОСВ на поля рассматривается в основном в качестве способа его удаления, так как доля удобрительного потенциала за счет осадков расценивается как незначительная. Согласно оценкам, при внесении на поля всего объема осадка, накапливающегося на очистных станциях страны, можно только на 5,4% удовлетворить потребность сельского хозяйства в фосфоре, на 4% в азоте и на 0,25% в калии.
В Швейцарии правительство определило пределы концентраций тяжелых металлов в ОСВ, вносимых в почву, так как именно наличие поллютантов в осадках сдерживает их широкое применение в сельском хозяйстве. В целом, 55% осадков, выработанных в 1994г. (4 млн. м3), было использовано в сельском хозяйстве, приведя к дополнительному увеличению содержания ТМ (на 10% от общего загрязнения ими) в почве (Keller et al., 2001).
Северная Америка имеет свою стратегию обработки осадков: последовательное уплотнение, анаэробное сбраживание в течение 20 дней, обезвоживание на центрифугах или иловых площадках и хранение там же сроком до 3-х лет (концентрация сухого вещества 60%). Затем они перемешиваются и используются в сельском хозяйстве как удобрения (Винокурова, 1999). Согласно программе по утилизации осадка в штатах Мэриленд и Виржиния, предусматривается внесение осадка на площади 15 тыс. га сельскохозяйственных земель.
По ориентировочным данным в РФ ежегодно образуется около 45 млн. т ОСВ, для удобрительных целей применяется не более 4-6% общего их количества. (Мерзлая, 1995; Чжоу Дунсин и др., 2005; Захаренко, 2004). Использование осадков в качестве удобрения сдерживается из-за неразработанности технологий, нехватки оборудования, отсутствия обоснованных рекомендаций по их использованию в сельском производстве, а также экономического механизма передачи переработанного осадка потребителям (Государственный доклад..., 1999).
Осадки являются нередко более сильным агентом, влияющим на свойства почв, чем навоз и минеральные удобрения (Горшкова и др., 1998; Бердяева, 2001). Исследования ученых показали, что внесение осадка в почву улучшает физические свойства почв. При внесении ОСВ исследователями отмечается снижение плотности сложения почвы, а также увеличение водопроницаемости и количества агрономически ценных агрегатов (Стучков и др., 1996; Hornick, 1984).
Одним из главных достоинств удобрений, приготовленных на основе отходов, является наличие в их составе большого количества органических веществ. Они часто сходны с почвенным гумусом и содержат гуминовые (или гуминоподобные) вещества, которые не только являются источниками элементов минерального питания для растений, а также хорошо связывают катионы и анионы, повышают буферную способность почв благодаря высокому содержанию и большому набору функциональных групп. Исследователями выявлена положительная роль ОСВ в балансе гумуса (Стучков и др., 1996; Плеханова и др., 2001; Витковская, 2005; Оттабонг и др., 2001; Горшкова и др., 1998). При внесении 5 т/га сухой массы осадка в почву поступает до 1,5 - 2,0 т/га органического вещества, что достаточно для обеспечения воспроизводства запасов гумуса в почве под зерновыми, техническими и масличными культурами (Покровская, Касатиков, 1987). Содержащиеся в осадке жиры, масла и белки активизируют деятельность почвенных микроорганизмов. Используя их в качестве источника питания, микроорганизмы начинают быстро размножаться и разлагают органическое вещество. Органическое вещество осадка сточных вод, внесенного в почву, разлагается в год внесения на 20-35% (Putnam et al., 1989).
Изменение свойств пахотного слоя почвы после двукратного применения ОСВ на фоне последействия мелиорантов
Повтороное внесение ОСВ в дозе 100 т/га привело к снижению величины гидролитической кислотности на всех вариантах на 3-10% по сравнению с показателями в 2002 году. Это связано с поступлением катионов кальция и магния в составе осадка (табл. 7). В наибольшей степени внесение ОСВ снизило величину Нг на фоновом варианте, а также на варианте с использованием в качестве мелиоранта ВК. Следует отметить, что 2003 год являлся пятым годом последействия мелиорантов, внесенных в 1998 г. Тем не менее, проявлялось их воздействие на рассматриваемый показатель. В наибольшей степени величину гидролитической кислотности снижала известь (на 41% по сравнению с фоном и на 57% по сравнению с контролем). Снижение величины гидролитической кислотности по сравнению с фоном и контролем наблюдали и на варианте с совместным применением глины и извести, а также при использовании различных доз цеолита.
При внесении ОСВ увеличилась и общая емкость поглощения, что связано с наличием свободных обменных позиций в органическом веществе осадка. При внесении ОСВ ЕКО на фоновом варианте увеличилась на 43% по сравнению с контролем. На вариантах с применением мелиорантов, после повторного внесения ОСВ также произошло значительное увеличение емкости катионного обмена (сравнение с 2002 г.).
ОСВ применяется в практике сельского хозяйства как органическое удобрение, следовательно, в первую очередь, его применение направлено на стабилизацию гумусного состояния почв. Удобрение почвы осадком сточных вод вызвало значительное увеличение содержания органического вещества в пахотном слое почвы: содержание ОУ увеличилось с 1,03%о на контроле до 2,42% на фоне. Несмотря на одинаковое количество органического вещества, внесенного со 100 т/га ОСВ, на вариантах, где применяли мелиоранты, содержание ОУ было ниже, чем на фоне на 17 - 31%. На варианте с применением глины, видимо, проявлялся эффект разбавления высокой дозой мелиоранта. Под влиянием извести и цеолита органическое вещество осадка интенсивнее минерализовалось (отбор почвенных образцов проводили спустя год после внесения ОСВ). Известно, что в почвах с высокой насыщенностью поглощающего комплекса кальцием (в нашем случае это варианты с применением извести и цеолита) минерализация органического вещества протекает более интенсивно, при этом образуются более стойкие гуминовые вещества (Завьялова и др., 2005). На варианте, где вносился вермикомпост, видимо, процесс минерализации органического вещества протекал более интенсивно, чем на фоне. Имеется множество сведений о том, что при внесении вермикомпоста в почве повышается коэффициент биологической активности, численность азотфиксаторов, аммонификаторов, нитрификаторов, целлюлозоразрушающих бактерий. Создаются благоприятные условия для активного и быстрого размножения почвенных микроорганизмов (Дмитриева и др., 2000; Филиппова, 1998; Петрова, 2001).
Изменение содержания азота в пахотном слое почвы подчиняется закономерностям изменения содержания органического углерода, так как основную часть почвенного азота составляют органические соединения. После повторного внесения ОСВ содержание общего азота увеличилось в 2,3 раза по сравнению с контролем. На вариантах с применением мелиорантов содержание в почве общего азота было ниже, чем в почве фонового варианта на 28 - 36%.
Повторное применение ОСВ привело к увеличению содержания подвижного фосфора в 12 раз по сравнению с контролем. Высокая подвижность фосфора при внесении осадка, обусловлена наличием в ОСВ большого количества доступных форм этого элемента. Мелиоранты, внесенные в 1998 г., способствовали снижению подвижности фосфора: на вариантах с применением мелиорантов содержание доступного для растений фосфора было ниже, чем в почве фонового варианта на 13 - 26%. Цеолит связывал фосфат-ионы за счет своих ионообменных свойств (Природные цеолиты, 1985), а глина - за счет высокой поглотительной способности глинистых частиц (Большаков и др., 1993). Вермикомпост, по видимому, усиливал микробиологическую активность почвы (Дмитриева и др., 2000; Филиппова, 1998; Петрова, 2001), поэтому ионы фосфорной кислоты иммобилизировались в клетках микроорганизмов, разлагающих органическое вещество ОСВ. Известь снизила количество подвижного фосфора путем образования различных по составу и растворимости фосфатов кальция.
Цеолит и глина сильнее снижали содержание подвижного фосфора в почве, чем известь и вермикомпост, так как на вариантах с внесением цеолита, глины и глины с известью содержание доступного Р2О5 было достоверно ниже, чем на вариантах с внесением вермикомпоста и извести.
Количество обменного калия после второго внесения ОСВ увеличилось на всех вариантах опыта. Так, содержание обменного калия увеличилось с 3,0 мг на 100г почвы на контроле до 9,0 мг на 100г почвы на фоне, и стало в 2 раза выше, чем количество обменного калия на четвертый год последействия осадка (2002 г.). На вариантах, где использовались мелиоранты, содержание калия в вытяжке Кирсанова было достоверно ниже, чем на фоне. Самым сильным агентом, снижающим содержание обменного калия, являлся цеолит. При использовании его в дозе 30 т/га содержание доступного калия составило 4,8 мг на 100г почвы. Известно, что природные цеолиты обладают избирательной поглотительной способностью по отношению к катионам благодаря наличию разных по размеру пор. Ионы калия имеют сравнительно большой ионный радиус и небольшую энергию гидратации, а поэтому особенно хорошо поглощаются цеолитами (Градев, Голубцов, Миланов, 1979).
Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление различных форм токсичных и биогенных элементов в пахотном слое почвы
Приоритетным загрязнителем используемого в данном опыте ОСВ является Cd, содержание его в осадке превышает допустимые нормы при использовании осадка сточных вод в качестве органического удобрения (табл. 14). Cd является наиболее сильным токсикантом почв, что обусловлено его способностью к активному биоконцентрированию и накоплению в достаточно короткое время в избыточных биодоступных концентрациях. Загрязнение почвы Cd сохраняется длительное время после прекращения его поступления (Renella et ah, 2004; Kersten, 2002). В отличии от других ТМ, он практически не связывается с гумусовыми веществами почвы. Большая часть его в почве представлена ионообменными формами (56-84%), поэтому этот элемент активно аккумулируется растениями. Усвояемость Cd возрастает при подкислении почв (Алексеев, 1987; Mostaghimi et ah, 1992; Alloway, 1990), в растворах кислых почв он присутствует в формах Cd2+, CdCf, CdS04. Все соединения Cd очень ядовиты и имеют близкий токсический эффект, что объясняется его биологической активностью по отношению к элементам -биогенам. Cd в почвах представлен в основном легко мобилизуемой и доступной (Байдина, 1994; Krishnamurti, Naidu, 2000; Alloway, 1995) для поглощения корнями растений обменной формой, составляющей (при извлечении ацетатно-аммонийным буфером рН 4,8) 30-45% в почвах с фоновым содержанием элемента и достигающей 50-80% при техногенном загрязнении.
Для определения уровня загрязнения почвы Cd разработаны ОДК валового содержания этого элемента (ГН 2.1.7.020-94). Для супесчаных почв ОДК составляет 0,5 мг/кг. Для подвижных форм этого элемента в настоящее время не существует утвержденных ПДК. Поэтому в данной работе для определения степени загрязнения почвы Cd мы будем ориентироваться на классификацию почв по содержанию и степени загрязнения подвижных форм ТМ, разработанную А.И. Обуховым (приложение 10).
Фоновое содержание Cd в почве контрольного варианта составляет 0,40 -0,43 мг/кг и по классификации Обухова соответствует повышенному содержанию этого элемента в почве. Через четыре года после первого внесения ОСВ валовое содержание Cd в почве составило 4,7 - 5,1 ОДК (рис. 3).
Двукратное внесение ОСВ привело к увеличению валового содержания Cd в пахотном слое почвы более чем в 10 раз (приложение 4) и составило на различных вариантах 8,2 - 9,3 ОДК. Валовое содержание Cd в почве после второго применения ОСВ соответствует средней степени загрязнения (приложение 9).
Считается, что в вытяжку ЇМ НС1 переходят, так называемые, потенциально доступные для растений формы тяжелых металлов. Это ближайший резерв элементов, которые при определенных условиях (изменение кислотности, ОВП, влажности и т.д.) могут стать доступными для растений. В иностранной литературе эта вытяжка получила название «pseudootal» -псевдоваловое (Gupta, Vollmer, Krebs, 1993). На контрольном варианте в эту вытяжку перешло в 2002 и 2003 году 22 - 24% от общего содержания кадмия в почве, в 2004 году доля кислоторастворимых форм кадмия увеличилась и составила 35%, что связано с высокой влажностью почвы.
На варианте с использованием ОСВ без мелиорантов количество Cd в вытяжке ЇМ НС1 ,было значительно выше, чем на контроле и составило 52% -57% от общего содержания кадмия в почве (рис. 4, приложение 4). В течение рассматриваемого периода исследований известкование снизило количество кислоторастворимого кадмия (вариант 7 и 8), доля этой формы металла составила 42 - 49% от общего содержания Cd в почве. Также отмечено достоверное снижение количества потенциально доступного кадмия в 2004 году на варианте с применением глины.
Наибольший интерес представляют доступные для растений формы ТМ. В нашей стране в качестве вытяжки, характеризующей биодоступные формы ТМ, используется вытяжка 1М ацетатно-аммонийного буфера (ААБ) с рН 4,8, она гостирована ЦИНАО (Методические указания, 1995).
Содержание обменно-поглощенного Cd в почве контрольного варианта составляло 0,07-0,10 мг/кг, что по классификации Обухова соответствует среднему содержанию в почве. Внесение ОСВ способствовало увеличению как количества биодоступного Cd, так и доли биодоступных форм элемента от его общего содержания в почве (рис 5, приложение 4). Непосредственно после второго внесения ОСВ содержание Cd в вытяжке ЇМ ААБ увеличилось до 1,48 мг/кг, а доля его биодоступных форм увеличилась с 17% на контроле до 35%. Из всех изучавшихся мелиорантов глинование и известкование, а также их совместное применение снижали количество биодоступного кадмия в пахотном слое почвы опыта на 14 - 17%. Известно, что глинистые минералы способны фиксировать металлы, снижая степень их подвижности в почве (Большаков и др., 1993). Детоксикационный эффект извести, главным образом, связан с изменением реакции среды, а также закреплением Cd в трудно растворимые соединения (Овчаренко, 2001; Небольсин, 2004).
Использование различных доз цеолита не повлияло на содержание обменно-поглощенного Cd. На варианте с применением ВК, в год последействия ОСВ и мелиорантов (2002 г.), количество Cd в вытяжке 1М ААБ находилось на уровне фона, после второго внесения ОСВ (2003 г.) содержание биодоступного Cd на этом варианте значительно увеличилось, и стало достоверно выше, чем на фоне, видимо, вследствие более интенсивной минерализации органического вещества. После второго внесения мелиорантов (2004 г.), за счет привноса свежего органического материала, содержание обменно-поглощенного Cd на варианте с использованием ВК находилось на уровне фона.
Таким образом, через четыре года после внесения 100т/га ОСВ в пахотном слое дерново-подзолистой почвы наблюдалось высокое содержание всех форм Cd. Концентрация Cd на фоновом варианте была выше по сравнению с контрольным вариантом: валового - в 5,5 раз, кислоторастворимого - в 12 раз, биодоступного - в 8 раз. При повторном внесении 100т/га ОСВ содержание всех форм Cd в почве увеличилось в 1,5-3 раза (сравнение с предыдущим годом).
Влияние ОСВ и мелиорантов на урожай выращиваемых культур
Специфика воздействия осадков сточных вод на почву, растения и микроорганизмы заключается в одновременном положительном влиянии органического вещества и необходимых питательных элементов с одной стороны, и отрицательном — токсичных компонентов с другой. Поступление в почву основных питательных элементов в составе ОСВ благоприятно влияет на растения. Загрязнение почвы также отражается на растениях, которые попадают в неблагоприятные условия существования, что, сказывается на их урожае, качестве и питательной ценности.
Внесение ОСВ привело к достоверному увеличению урожая всех выращиваемых культур (табл. 16). На четвертый год после первого внесения ОСВ прибавка урожая клевера составляет 7 %. Увеличение урожая растений при внесении ОСВ связано с улучшением кислотно-основных свойств пахотного слоя, увеличением содержания в почве органического вещества, подвижных форм калия и фосфора. Прибавка биомассы озимой пшеницы после второго внесения ОСВ составила 19%, а урожай ячменя на варианте с применением 100 т/га ОСВ выше, чем на контроле на 15%.
Следует отметить, что урожай ячменя (2004 г.) очень низкий, это связано с переувлажнением почвы в результате выпадения большого количества осадков в вегетационный период, что привело к гибели части растений и крайне низкой продуктивности оставшихся.
Использование мелиорантов в опыте повлияло на агрохимические показатели свойств почвы и на концентрацию потенциально и биодоступных форм ТМ, что сказалось и на величине урожая выращиваемых культур. По сравнению с фоном, биомасса клевера выше на вариантах с применением обеих доз цеолита, извести, глины, и при совместном использовании глины и извести. Это связано, в первую очередь, с тем, что эти мелиоранты снижали количество обменно-поглощенных форм поллютантов в пахотном слое почвы. Вермикомпост в последействии не повлиял на величину урожая клевера.
Иная картина наблюдалась в год после второго внесения осадка. На вариантах с использованием цеолита и глины биомасса соломы озимой пшеницы значимо не отличалась от урожая соломы на фоне (ОСВ без мелиорантов). При использовании ВК биомасса соломы пшеницы была ниже по сравнению с фоном, и только на вариантах с применением извести, а также при совместном использовании извести и глины регистрировали увеличение биомассы соломы пшеницы (в сравнении с фоновым вариантом). Был получен одинаковый урожай зерна пшеницы на контроле, фоне и на вариантах с применением глины и вермикомпоста. Увеличению урожая зерна по сравнению с контролем способствовало применение извести, а также совместное использование извести и глины. Такое влияние извести, а также извести, внесенной совместно с глиной на увеличение урожая растений вполне ожидаемо, ведь именно на этих вариантах отмечалось самое низкое содержание подвижных форм ТМ в почве.
Несмотря на неблагоприятные условия аэрации почвы при выращивании ячменя в 2004 г., после второго внесения мелиорантов наблюдали достоверное их влияние на увеличение урожая. Максимальные значения биомассы ячменя отмечали на вариантах с применением ВК, извести и извести совместно с глиной. На вариантах с их использованием величина урожая увеличилась более чем на 32% по сравнению с контролем, и более чем на 15% по сравнению с фоном.
Таким образом, внесение в почву осадка сточных вод в дозе 100 т/га один раз за ротацию севооборота благоприятно сказалось на величине урожая выращиваемых культур. Наиболее эффективным мелиорантом, положительно влияющим на урожай растений, является известь. Цеолит и глина показали меньшую эффективность. При этом влияние цеолита в дозе 15 и 30 т/га на урожай растений одинаково. На вариантах с применением ВК только в год его внесения отмечали положительное воздействие на урожай растений ячменя, а в остальные годы действие ВК было не достоверно, либо даже отрицательно сказалось на биомассе культур.
Содержание ТМ в сельскохозяйственных культурах является важнейшим показателем биологического и санитарно-гигиенического качества растений, выращиваемых на загрязненных почвах, а также критерием эффективности мелиорантов. ТМ, накапливаясь в надземных органах и корнях, подавляют важнейшие физиологические функции растений, нарушают нормальное протекание биохимических процессов и отрицательно влияют на синтез многих биохимически активных соединений: ферментов, витаминов, пигментов (Атабаева и др., 1999; Lee et al., 1976). Но главной опасностью накопления ТМ в растениях является возможность поступления поллютантов по пищевой цепочке в организм человека.
ТМ - биологически активные элементы, которые оказывают влияние на физиологические функции живого организма, проникая в него через органы дыхания и питания, пищевую цепь и жизнеобеспечивающие природные среды. ТМ загрязняют экосистему не только быстро и по всей цепочке экологических взаимодействий, но и незаметно, так как не имеют цвета, запаха, вкуса (Васильев и др., 1995). В некоторых опытах с тяжелыми металлами по урожайным данным не наблюдается угнетения растений, а концентрация ТМ в их тканях достигает уровня, опасного для здоровья человека и домашних животных. Так, в опыте (Лебедева и др., 1994) Cd не оказал отрицательного действия на развитие биомассы укропа, однако экологически безопасную продукцию получить не удалось. Имеются также данные (Галиулин, Галиулина, 2003; Душенков, Раскин, 2000; Мальцев и др., 1999; Куликова и др., 2004) о том, что некоторые виды растений способны поглощать и накапливать большие количества ТМ. Такие растения получили название — гипераккумуляторы тяжелых металлов.
