Введение к работе
Актуальность темы. Один из наиболее сильных факторов нарушения нормального функционирования агроэкосистем - поступление в объекты окружающей среды, в том числе в почву и растения, тяжелых металлов (ТМ). Поэтому их поведение в экосистемах является приоритетным направлением современных экологических и биогеохимических исследований. Особенно они актуальны в зоне умеренного климата и достаточного увлажнения, характерной особенностью почв которой является низкое содержание органических веществ и обменных оснований в верхнем горизонте, что увеличивает биодоступность тяжелых металлов и усиливает риск перехода их в сельскохозяйственную продукцию. Рядом исследователей (Черных, 1994,1999,2002; Ефремов,1988; Потатуева,1994; Овчаренко, 1997; Аристархов, 2000; Карпова, 2005) удобрения рассматриваются как возможный источник поступления в почву ТМ и микроэлементов. В то же время они способствуют самоочищению почвы за счет увеличения выноса ТМ (Кудеярова 1993, 1995, Аристархов, 2000). Особую роль играют известьсодержащие удобрения, которые для кислых почв снижают подвижность и доступность ТМ (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Шильников, Аканова, 1995; Ильин, 1991 и др.). Тем не менее, несмотря на накопленный фактический материал, исследований по этой проблеме, особенно выполненных на базе длительных полевых опытов, недостаточно.
Особый интерес для изучения в длительных опытах представляют два аспекта проблемы: накопление ТМ в почве в связи с применением удобрений и их влияние на подвижность и доступность ТМ. Второй аспект является наиболее сложным в связи с отсутствием единой методологии оценки количества подвижных форм ТМ. Разные исследователи и школы используют сотни различных вытяжек (кислотные, щелочные, солевые, комплексообразующие и т.д.), причем даже для определения форм одного и того же элемента, что существенно осложняет проведение соответствующих исследований и обобщение получаемых данных, а сложность почвы, как объекта исследований приводит к тому, что результаты часто носят противоречивый характер. Поэтому остается актуальным поиск новых эффективных методов и подходов для оценки подвижности и доступности ТМ в почве.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось выявление закономерностей влияния удобрений на доступность и накопление ТМ в дерново-подзолистой почве. Для ее достижения были поставлены следующие задачи:
-
Разработать методики определения почвенных характеристик и форм ТМ в почве на основе рентгено-флуоресцентного анализа (РФА).
2. Выявить закономерности влияния удобрений на подвижность и накопление различных форм цинка, кадмия и стронция в дерново-подзолистой почве многолетних стационарных полевых опытов.
3. Установить закономерности влияния минеральных удобрений и известкования на доступность и динамику поступления цинка в растения ячменя на дерново-подзолистой почве при разных уровнях загрязнения цинком.
4. Выявить закономерности поступление кадмия в растения и зерно ячменя на фоне высоких доз цинка.
Научная новизна. Разработаны методики определения общего содержания, обменных форм ТМ в почве и ускоренный метод определения емкости катионного обмена (ЕКО) на основе РФА.
Установлены количественные закономерности в накоплении и доступности ТМ растениям при применении извести и удобрений в дерново-подзолистой легкосуглинистой и тяжелосуглинистой почвах. Показана возможность снижения поступления кадмия в растения и зерно ячменя путем внесения высоких доз цинка в почву при высоких буферных характеристиках почвы.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы в агрохимической службе для определения общего содержания свинца, меди, никеля, железа, марганца, стронция по ОСТ 10-259-2000 (Почвы. Рентгенофлуоресцентное определение валового содержания тяжелых металлов) при контроле загрязнения почв ТМ.
Результаты исследований могут быть использованы:
- в научных исследованиях для определения запаса подвижных (доступных) форм ТМ в почве и ускоренного определения ЕКО и суммы обменных оснований,
- в аграрных ВУЗах в учебном процессе,
- для реализации разработок в области управления микроэлементным составом растительной продукции.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 1 стандарт отрасли, 2 работы из списка журналов рекомендованных ВАК.
Апробация работы. Исследования по теме диссертации проводились с 1999 по 2008 г. в соответствии с планом НИР института по заданиям 08.02 и 02.03. и программе международного сотрудничества с ФРГ 2004 г.
Основные положения и результаты исследований диссертационной работы доложены на III Российской биогеохим. школе (Горно-Алтайск 2000), Научно-практ. конф (Москва, март 1999), и 2007), 41 Межд. научн. конф. (ВНИИА, 2007), V Межд. научно-практ. конф. (Семипалатинск, 2008), VI Межд. биогеохим. школе (Астрахань, 2008).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов, приложения и списка литературы. Работа изложена на 116 страницах, включая 13 рисунков, 31 таблицу и 24 таблицы приложения. Список литературы содержит 141 ссылку.
Автор выражает искреннюю признательность за предоставленную возможность исследований в многолетних и производственных опытах профессорам. Сафонову А.Ф., Хохлову Н.Ф. (РГАУ-МСХА), Кирпичникову Н.А. (ЦОС ВНИИА) и кандидатам с.-х. наук Игнатову В.Г. (ДАОС), Фирсову С.А.(ГЦАС «Тверской»). Автор глубоко признателен профессорам Шильникову И.А. и Акановой Н.И. за научные консультации и рекомендации при подготовке диссертации.
