Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Почвенно-климатические условия, объекты иметоды исследования 8
1.1. Климат, почвенный покров и его агрохимическаяхарактеристика 8
1.2. Объекты и методы исследования 10
ГЛАВА 2. Влияние содержания тяжелых металлов в почве на мобилизацию подвижных элементов питания
2.1. Содержание тяжелых металлов в пахотных почвах лесостепи Кузнецкой котловины 18
2.2. Влияние содержания тяжелых металлов на мобилизацию в почве нитратного азота 25
2.3. Влияние содержания тяжелых металлов на мобилизацию в почве подвижного фосфора 29
2.4. Влияние содержания тяжелых металлов на мобилизацию в почве обменного калия 33
ГЛАВА 3. Влияние содержания тяжелых металлов в почве на урожайность и их содержание в овощах икартофеле 38
3.1. влияние содержания тяжелых металлов в почве на урожайность и их содержание в свекле 45
3.2. Влияние содержания тяжелых металлов в почве на урожайность и их содержание в моркови 54
3.3. Влияние содержания тяжелых металлов в почве на урожайность и их содержание в картофеле 59
ГЛАВА 4. Влияние внесения навоза и извести на содер жание тяжелых металлов почвах и сельскохозяйст венной продукции
ГЛАВА 5. Синергическое и антагонистическое взаимо действие тяжелых металлов в овощах и картофеле 96
Выводы 98
Предложения 99
Литература 101
Приложения ИЗ
- Влияние содержания тяжелых металлов на мобилизацию в почве нитратного азота
- Влияние содержания тяжелых металлов на мобилизацию в почве подвижного фосфора
- Влияние содержания тяжелых металлов в почве на урожайность и их содержание в моркови
- Влияние содержания тяжелых металлов в почве на урожайность и их содержание в картофеле
Введение к работе
Актуальность темы. Кузнецкая котловина занимает центральное место Кемеровской области по геоморфологическому районированию. На ее территории расположена основная масса всех сельскохозяйственных угодий региона, из них 8935 га под овощными культурами и 66840 га под картофелем (Стат. бюллетень г. Кемерово, 2006 г.), здесь же сосредоточено и промышленное производство.
Рост промышленного производства пока не сопровождается, к сожалению, пропорциональным обновлением и введением природоохранного оборудования, что влечет за собой негативные последствия, связанные с увеличением выбросов в атмосферу и накоплению отходов производства, в результате чего еще больше усугубляются неблагоприятные условия обитания. Так только лишь за один 2004 год в атмосферу Кемеровской области было привнесено 980 тысяч тонн вредных веществ: 43.8% - углеводороды, 36.5% -оксид углерода, 10.1% - диоксид серы, 7.9% - оксиды азота, 1.7% - другие. (Экология Кемеровской области 2000-2004 гг., Стат. сб.) Технологические процессы предприятий черной и цветной металлургии не обеспечены надежными средствами очистки газовых выбросов, что приводит к сильному загрязнению атмосферы вокруг этих предприятий. Загрязненная атмосфера в этом случае является главным источником накопления тяжелых металлов в почве и растениях.
Накопление растениями тяжелых металлов необходимо рассматривать, как многофакторный взаимосвязанный процесс (содержание и их формы в почвах, тип и свойства почв, видовые и сортовые особенности растений и др.). Общепринято, что основную роль в загрязнении тяжелыми металлами растениеводческой продукции играют их подвижные соединения, доступные растениям. Необходимо отметить, что избыточные концентрации тяжелых металлов могут накапливаться в растениях при содержании тяжелых металлов в почвах в пределах ПДК и ОДК. Многие исследователи (Ильин, 1994, Овчаренко и др. 1997, и др.) отмечают полиметаллическое загрязнение почв, характерное для каждой отдельно взятой техногенно загрязненной территории своим набором загрязнителей. Поэтому актуально проводить исследования по изучению поведения тяжелых металлов в системе почва-растение, проявления антагонизма и синергизма в условиях, характерных для определенной местности, а именно лесостепи Кузнецкой котловины. Также важно изучить воздействие тяжелых металлов на мобилизацию подвижных элементов питания и приемы детоксикации почв для получения экологически чистой продукции, что особенно актуально для промышленно-развитых регионов, каковым является Кемеровская область.
Исключительно актуальное значение эта задача имеет в овощеводстве, где на основании изучения проявлений антагонизма и синергизма в растениях можно повысить эффективность применения микро- и макроудобрений.
Цель и задачи исследований. Изучить влияние тяжелых металлов на мобилизацию подвижных элементов питания в почве, на урожайность овощных культур и картофеля, поступление в них тяжелых металлов, выявление синергизма и антагонизма. Предложить методы детоксикации почв овощеводческой продукции.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
- изучить влияние тяжелых металлов на мобилизацию подвижных питательных элементов питания (подвижного фосфора, обменного калия, азота нитратов) в почве;
- выявить влияние содержания подвижных тяжелых металлов в почве на их накопление в свекле, моркови, картофеле;
- выявить влияние тяжелых металлов на урожайность возделываемых овощных культур;
- выявить синергическое и антагонистическое взаимодействие тяжелых металлов в овощах и картофеле;
- исследовать влияние навоза и извести на содержание тяжелых металлов в почвах и овощеводческой продукции, как методов детоксикации; Научная новизна. Впервые, в условиях Кузнецкой котловины с высоким промышленным и угледобывающим потенциалом на основе многолетних наблюдений на контрольных участках локального мониторинга и полевых опытов изучено влияние тяжелых металлов на мобилизацию в почве подвижных элементов питания (подвижный фосфор, обменный калий, азот нитратов). С увеличением содержания подвижных тяжелых металлов в почве проявляется токсичное воздействие на почвенную микрофлору. Выявлено влияние тяжелых металлов на урожайность и их содержание в возделываемых овощных культурах и картофеле, установлены корреляционные связи. Методом информационно-логического анализа выявлены антагонизм и синергизм тяжелых металлов в овощах и картофеле. Изучены методы детоксикации чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого. Положения, выносимые на защиту.
- подвижные формы тяжелых металлов почвы влияют на мобилизацию подвижных питательных элементов и снижают их содержание в почве;
- тяжелые металлы оказывают влияние на урожайность овощных культур. Так, содержание подвижного свинца в почве выше ПДК снижает урожайность изученных культур;
- антагонистическое и синергическое взаимодействие тяжелых металлов в овощах и картофеле;
- внесение 50 т/га навоза и 10 т/га извести снижает содержание подвижных тяжелых металлов в почве и возделываемых овощах и картофеле.
Практическая значимость. Выявленное влияние тяжелых металлов на мобилизацию подвижных питательных элементов, на урожайность овощных культур, антагонистическое и синергическое взаимодействие имеет практическое значение в корректировке доз внесения микро- и макроудобрений с целью получения максимального урожая с качеством, соответствующим санитарным нормам. Предложено внесение эффективных доз навоза и извести для снижения содержания подвижных тяжелых элементов в почвах и овощах, используемых для питания населения Кузбасса. Данный агроприем детоксикации почв экологически безопасный, улучшает экологическую ситуацию в лесостепи Кузнецкой котловины - почвенном округе с высокой антропогенной нагрузкой, способствует получению экологически чистых картофеля и овощной продукции.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на областных и районных агрономических совещаниях с 1994 по 2006 гг., на межрегиональной научно-практической конференции «Агрохимия: наука и производство» (Кемерово, 2004), на международной научно -практической конференции «Плодородие почв, эффективность средств химизации и методы оптимизации питания растений» (Иркутск, 2005), на межрегиональном специализированном конгрессе «Плодородие почв Сибири» (Барнаул, 2005), на научно-практической конференции «Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири» (Кемерово, 2006), на совещаниях специалистов агрохимической службы России.
Публикации. Автором опубликовано 9 научных работ, из них по теме диссертации 9, в том числе 3 в центральной печати.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, списка литературы.
Содержание изложено на 115 страницах машинописного текста, включает 44 таблицы, 42 рисунка, 3 приложения. Библиографический список состоит из 117 наименований, из них 6 на иностранном языке. При оформлении диссертационной работы использованы возможности компьютерной графики, текстового редактора Word.
Автор благодарит за помощь и поддержку своих коллег О.И. Просянникову, Ю.А. Королева, Т.А. Калинину, Т.П. Клевлину, Л.А. Дмитриеву, Н.Е. Лаптеву, В.М. Лапсина, Н.Н. Носову, Н.В. Фурину, М.П. Ефременко, Т.Е. Давлетчину, Н.Ф. Качесову и др.
Особую благодарность автор выражает научному руководителю заслуженному деятелю науки РФ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Л.М. Бурлаковой за ценные советы, постоянную поддержку и методическую помощь при выполнении данной работы.
Исследования проводились в соответствии с заданием Министерства сельского хозяйства (Депхимзащита) и являются составной частью плана научной работы ФГУ центра агрохимической службы «Кемеровский».
Влияние содержания тяжелых металлов на мобилизацию в почве нитратного азота
Нами были проведены исследования влияния содержания подвижных форм тяжелых металлов на мобилизацию азота нитратов в почвах лесостепи Кузнецкой котловины, результаты обработаны информационно-логическим методом (рис. 1-3). Содержание азота нитратов и подвижных форм тяжелых металлов на рисунке даны в рангах, значения рангов приведены в Приложении III. Содержание подвижного свинца в почве до 6 ранга (1,44-1,57 мг/кг) оказывает положительное влияние на содержание азота нитратов, связь прямая (рис. 2). Увеличение содержания подвижного свинца снижает содержание нитратного азота, связь обратная. При концентрации в почве подвижного кадмия до 4 ранга (0,14-0,16 мг/кг) содержание азота нитратов увеличивается до 43,0 мг/кг, с повышением кадмия до 0,22-0,27 мг/кг уменьшается до минимального (0,90-6,16 мг/кг). При содержании подвижного цинка в почве в пределах 1-2 ранга (1,53-5,35 мг/кг) содержание азота нитратов в почве максимальное - 37,75-43,00 мг/кг. Повышение концентрации цинка до 3 ранга (5,36-7,26 мг/кг) снижает содержание азота нитратов в почве, а до 4 и далее способствует понижению содержания азота нитратов до минимальных значений (рис. 3). Концентрация подвижной меди в почве до 0,208 мг/кг положительно влияет на мобилизацию азота нитратов, их содержание возрастает до 37,74 В большинстве случаев при увеличении содержания подвижного марганца до 6 ранга (71,00-80,53 мг/кг) повышается и содержание нитратного азота, в 7 и 8 рангах отмечается снижение нитратного азота в почве до 2 ранга (6,17-11,43 мг/кг). Содержание подвижного кобальта с 1 по 7 ранг (0,20-0,95 мг/кг) приводят к изменениям азота нитратов в пределах трех рангов (27,22-43,00 мг/кг), дальнейшее повышение приводит к уменьшению до минимального количества (рис. 4).
Влияние подвижных форм железа и бора на мобилизацию нитратного азота в почве хаотично, требует дальнейшего, более детального изучения. В таблице 2.9 представлено содержание азота нитратов в зависимости от концентрации в почве тяжелых металлов и бора. Установлено, что максимальное содержание азота нитратов 37,75-43,0 мг/кг накапливается при содержании в почве подвижных форм: кадмия 0,14-0,16 мг/кг, меди 0,114 -0,144 мг/кг, кобальта 0,32-0,42 мг/кг, цинка 1,53-3,44 мг/кг, никеля 0,47-0,60 мг/кг. Возможно, с увеличением содержания этих элементов в почве проявляется токсичное воздействие на почвенную микрофлору, в результате чего содержание азота нитратов уменьшается, что нашло подтверждение во многих работах. По мнению многих авторов (Евдокимова, Мозгова, 1975; Перелыгин и др., 1978; Бабьева и др., 1980; Белицина и др., 1982; Badura et. Al., 1983; Kuster, Grun, 1984) наиболее чувствительны - аммонифицирующие и нитрифицирующие бактерии. Загрязнение медью, цинком, свинцом и никелем оказывает наибольшее влияние на нитрифицирующие бактерии. Нами изучался вопрос о влиянии содержания подвижных форм тяжелых металлов на мобилизацию подвижного фосфора в почвах лесостепи Кузнецкой котловины (рис. 5-8). Содержание подвижного фосфора и подвижных форм тяжелых металлов на рисунке даны в рангах, значения рангов приведены в
Приложении III. В результате обработки информационно-логическим методом была выявлена последовательность расположения подвижных форм тяжелых металлов по отношению к подвижному фосфору в почве. По коэффициентам эффективности канала связи элементы располагаются в следующем порядке: Ni Fe Mn Zn Cd. Co В Cr Cu Pb. Влияние подвижного хрома на содержание подвижного фосфора в большинстве случаев характеризуется обратной зависимостью, чем выше его содержание, тем ниже содержание подвижного фосфора в почве (рис. 5). Максимальное содержание подвижного фосфора 8 ранг (388,6-438,0 мг/кг) наблюдается при содержании хрома 0,25-0,43 мг/кг (2-3 ранг). Содержание подвижного свинца в почве с 4 по 6 ранг (1,18-1,57 мг/кг) является оптимальным для максимального содержание подвижного фосфора. Увеличение содержания подвижного свинца до 7-8 ранга (1,58-1,83 мг/кг) приводит к снижению содержание подвижного фосфора в почве. подвижного фосфора (по специфичным состояниям) Низкое содержание подвижного железа до 2 ранга (1,80-6,38 мг/кг) способствует максимальному содержание подвижного фосфора в почве Содержание подвижных форм цинка в почве до 3 ранга (5,36-7,26 мг/кг) способствует максимальному содержанию подвижного фосфора в почве, дальнейшее повышение приводит к снижению содержания подвижного фосфора до минимального (рис. 7). Влияние содержания подвижной меди в пределах 1-4 рангов (0,018-0,145 мг/кг) характеризуется низким содержанием подвижного фосфора, при повышении с 5 ранга (0,146-0,177 мг/кг) содержание подвижного фосфора увеличивается до 142,0-190,5 мг/кг.
При увеличении содержания подвижного марганца до 3 ранга (42,39-51,91 мг/кг) повышается и содержание подвижного фосфора до максимального, затем отмечается снижение подвижного фосфора в почве до 1-2 ранга (42,0-141,0 мг/кг). Содержание подвижного кобальта с 1 по 4 ранг (0,20-0,63 мг/кг) приводит к увеличению подвижного фосфора до максимального, дальнейшее повышение уменьшает содержание подвижного фосфора до 42,0-91,5 мг/кг. Влияние подвижных форм никеля и бора на мобилизацию подвижного фосфора в почве не стабильно и требует дальнейшего изучения. По данным исследований выявлено максимальное содержание подвижного фосфора 388,6-438,0 мг/кг, при низком содержании железа в почве 1,80-6,38 мг/кг, марганца 42,39-51,91 мг/кг, цинка 3,45-5,35 мг/кг, кадмия 0,11-0,13 мг/кг (таблица 2.10). Повышение концентрации подвижных соединений железа от 6,39 мг/кг, цинка от 5,35 мг/кг, марганца от 42,39 мг/кг, кадмия от 0,13 мг/кг и выше, ведет к понижению подвижного фосфора, что, возможно, связано с проявлением токсичного воздействия тяжелых металлов на микроорганизмы в почве. По данным J.F. Loneragan et. al., 1979, Ш.З. Мамилова и др., 1987, большие количества цинка в почве снижают поступление в растения фосфора. Исключением является никель, в диапазоне 0,31-0-1,47 мг/кг его влияние на содержание подвижного фосфора носит неопределенный характер, необходимо дальнейшее изучение этого вопроса.
Влияние содержания тяжелых металлов на мобилизацию в почве подвижного фосфора
Анализ полученных данных показывает, что загрязнение почвы подвижным никелем и цинком снижает мобилизацию обменного калия (рис.11). При минимальной концентрации этих элементов, содержание обменного калия очень высокое (460,2-710,0 мг/кг), повышение подвижного никеля и цинка до 1,47 и 16,8 мг/кг соответственно приводит к уменьшению Подвижный свинец оказывает сильное воздействие на содержание обменного калия в почве. Чем больше загрязнение почвы свинцом, тем меньше в ней содержится обменного калия. Такое же воздействие в большинстве случаев оказывает на количество обменного калия в почве и подвижный хром. 1 рангу содержания подвижного свинца соответствует 7 ранг обменного калия, а 8 рангу - 2 ранг соответственно (рис. 12). Влияние воздействия подвижного кадмия на мобилизацию обменного калия активно проявляется в трех рангах. При минимальной концентрации кадмия (0,05-0,07 мг/кг), содержание обменного калия в почве 543,5 мг/кг, увеличение до 3 ранга приводит к снижению количества обменного калия до 43,9-210,4 мг/кг. Зависимость содержания обменного калия от бора прямая, чем выше бора, тем выше уровень обменного калия (таблица 2.11).
Обратная связь просматривается между подвижным свинцом и калием. Чем выше содержание свинца, тем ниже содержание обменного калия. В интервале 23,30 - 51,91 мг/кг марганца наблюдается повышение обменного калия с 27,3 до 460,1 мг/кг, при увеличении до 99,60 мг/кг количество обменного калия уменьшается. Таблица 2.11 Изменения обменного калия от подвижного железа (1,80-29,25 мг/кг) наблюдаются в небольшом интервале 43,9-293,7 мг/кг. Подвижные формы свинца, кадмия, никеля и цинка отрицательно воздействуют на мобилизацию обменного калия в почве, с повышением их концентрации количество обменного калия уменьшается. Возможно, эти элементы способствуют переходу обменного калия в необменные формы. Положительно влияют на содержание обменного калия бор и подвижные формы кобальта и меди. Таким образом, влияние содержания подвижных форм цинка, марганца, кадмия на мобилизацию подвижных элементов питания в почве имеет сходный характер, при повышении их концентрации в почве понижается содержание азота нитратов, подвижного фосфора, обменного калия. Коэффициенты эффективности канала связи подвижных форм тяжелых металлов образуют следующий ряд: Проблема накопления тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами требует к себе пристального внимания в связи с усиливающимся антропогенным воздействием на окружающую среду. Уровень накопления тяжелых металлов в растениях зависит не только от их наличия в почве, но и от загрязнения внешней среды промышленностью, транспортом и др. Биологический фактор (растения, микроорганизмы), окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), реакция (рН) и среды оказывают на поведение микроэлементов большое влияние (Ильин, 1973; Панасин, 2000).
Сильной миграционной контрастностью в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала почвы обладают цинк, медь, никель, кобальт. Они подвижны в условиях окисления и очень слабо мигрируют в среде, где преобладают процессы восстановления. Исследованиями ряда ученых (Ильин, 1991; Зубкова и др., 1994; Антонова, 1997) установлена способность овощных культур и картофеля концентрировать отдельные тяжелые металлы. По данным В.М. Зубковой и др.(1994), в садовых участках Ярославской области в товарной части корнеплодов больше накапливается хрома, в зеленных культурах - никеля, свинца и хрома. Накопление кадмия в столовой свекле в концентрациях выше ПДК наблюдается при его содержании в почве 2 мг/кг. В приусадебных участках города Анжеро-
Судженска Кемеровской области по данным В.И. Просянникова и др. (1994) в томатах содержание Zn составило от 1,06 до 2,74 мг/кг сырой массы, Мп - 0,56-1,92; Со -0,08-0,15; Ni -0,08-0,3; Pb - 0,24-0,71; Cd - 0,04-0,08; Fe - 1,49-10,99 мг/кг сырой массы. Картофель содержал: Мп - 0,66-1,63; Со -0,11-0,32; Ni - 0,11-0,3; Pb - 0,58-1,04; Cd - 0,03-0,07; Си - 0,27-1,19 мг/кг сырого продукта. Наибольшее содержание кадмия зафиксировано в листовых овощах. Фоновое содержание кадмия составляет (мг/кг сырой массы) в листьях капусты 0,02-0,05; салате и шпинате 0,11-0,42; моркови (корнеплоды) 0,05-0,15; луке (луковицы) - 0,01-0,05; картофеле (клубни) 0,001-0,08; томатах (плоды) - 0,02-0,11 (Алексеев, 1978,1987). В лесостепи Бийско-Чумышской возвышенной равнины в клубнях картофеля содержание составляет (мг/кг сырой массы): Fe 4,6-49,6; Си 0-3,8; Zn 0,09-4,5; Сг 0-0,24; РЬ 0-0,59; Ni 0,05-0,42; Cd 0,01-3,1; Со 0-0,22; Mo 0-0,28. Среднее содержание кадмия в картофеле (в лесостепи Бийско-Чумышской возвышенности) составляет 0,05 мг/кг, в свекле, моркови - 0,02, в капусте белокочанной - 0,008, в луке репчатом - 0,015, в редьке - 0,036 мг/кг (Бурлакова, Антонова и др., 2001). По результатам наших исследований (Просянникова, Григорьева, 2005) среднее содержание кадмия в картофеле по почвенным округам Кемеровской области колеблется от 0,019 до 0,024 мг/кг, минимальное - 0,001, максимальное - 0,071-0,09 мг/кг. Содержание кадмия выше ПДК (по СанПиН 2.3.2.1078-01 -0,03 мг/кг) отмечено в 18% проб из расчлененной лесостепи, в 8% проб из степного ядра Кузнецкой котловины и в 12% проб из лесостепи Кузнецкой котловины. У кадмия высокая способность к проникновению в растения (Ильин, 1991; Карпова, Потатуева, 1990). Среднее содержание свинца в картофеле колеблется по почвенным округам от 0,12 до 0,139 мг/кг, минимальное - от 0,001 до 0,002 мг/кг, максимальное - от 0,22 до 0,75 мг/кг, превышение ПДК отмечено в шести пробах картофеля из ста в лесостепи Кузнецкой котловины. Содержание меди в картофеле колеблется от 0,01 до 5,0 мг/кг, превышения ПДК (5,0 мг/кг) и максимально допустимого уровня (МДУ) (30 мг/кг) в пробах картофеля по меди не отмечено. Цинка в картофеле содержится 0,4 - 20,2 мг/кг, что ниже МДУ (100 мг/кг).
Влияние содержания тяжелых металлов в почве на урожайность и их содержание в моркови
Информационно-логическим методом анализа установлены связи и наиболее вероятное содержание тяжелых металлов в корнеплодах моркови, соответствующее определенным значениям подвижных форм тяжелых металлов в почве. Содержание подвижных форм тяжелых металлов и их концентрация в корнеплодах моркови по рангам представлены в таблице 3.3. Показатели степени связи: общая информативность (Т, бит) и коэффициент эффективности канала связи (К) приведены на рисунках 19-22. Цинк. Подвижный цинк почвы в интервале 2,31-6,58 мг/кг способствует понижению кадмия и свинца в корнеплодах моркови (рис. 20). При минимальном содержании подвижного цинка в почве 1 ранг (0,17-2.30 мг/кг) концентрации кадмия и свинца в корнеплодах моркови максимальны - 4 ранг, цинка, свинца, кадмия и меди Зависимость накопления корнеплодами моркови цинка и меди от содержания подвижного цинка в почве прямая. Чем больше количество подвижного цинка, тем больше концентрация меди и цинка в исследуемой продукции. Кадмий. Подвижные формы кадмия почвы снижают поступление цинка, меди и свинца и способствуют накоплению кадмия в корнеплодах моркови (рис. 21). Влияние подвижного кадмия почвы на содержание цинка и меди в корнеплодах моркови характеризуется обратной прямолинейной зависимостью. Снижение микроэлементов меди и цинка может вызывать нарушение в развитии растений и снижение урожайности. Кадмий почвы выступает антагонистом меди и цинка. Содержание свинца в исследуемой продукции меняется в зависимости от количества подвижного кадмия в почве следующим образом, при повышении концентрации кадмия от 0,06 до 0,183 мг/кг количество свинца в корнеплодах
Влияние содержания подвижного кадмия в почве на его накопление в корнеплодах моркови характеризуется прямой зависимостью, чем больше в почве, тем больше в продукции. Зависимость кадмия и свинца в корнеплодах моркови от содержания подвижных форм свинца почвы криволинейная (рис. 22). Поступление подвижного свинца из почвы в исследуемую продукцию имеет следующую тенденцию - чем больше подвижного свинца в почве, тем больше его содержание в моркови. Кадмий накапливается в исследуемой продукции в количестве равном 1 ПДК при концентрации подвижного свинца в почве до 1,60 мг/кг (3 ранг), содержание с 4 по 5 ранг способствует снижению кадмия в корнеплодах моркови. Большие количества подвижного свинца снижают концентрацию меди. Свинец выступает антагонистом меди. Содержание цинка в корнеплодах моркови возрастает при росте количества подвижного свинца. Медь. Общая информативность по результатам информационно-логического анализа составляет 0,25-0,83 бит, К - 0,18-0,60 (рис. 23). Зависимость содержания цинка, кадмия и меди в корнеплодах моркови от количества подвижной меди в почве прямолинейная, а свинца криволинейная. Подвижная медь почвы в количестве от 0,001 до 0,190 мг/кг способствует поступлению кадмия и цинка в исследуемую продукцию. При содержании подвижной меди в почве до 0,114 мг/кг корнеплоды моркови накапливают медь Содержание меди в выборке колеблется от 0,32 до 0,81 мг/кг сырой массы, цинка - 1,6-4,5, свинца - 0,05-0,29 и кадмия - 0,001-0,03 мг/кг сырой массы.
Таким образом, большинство проанализированных проб моркови содержат тяжелые металлы в допустимых количествах - ниже ПДК. Влияние подвижных тяжелых металлов почвы на урожайность моркови Нами было проведено исследование влияния подвижных форм тяжелых металлов на урожайность моркови с использованием информационно-логического и корреляционного анализа. Информационно-логическим анализом установлены наиболее вероятные значения подвижных форм тяжелых металлов в почве, соответствующие определенному уровню урожайности корнеплодов моркови. Показатели степени связи: общая информативность (Т, бит) и коэффициент эффективности канала связи (К) приведены на рисунке Влияние подвижной формы свинца на урожайность моркови носит обратный характер. С увеличением содержания свинца в почве снижается урожайность корнеплодов. Коэффициент корреляции равен -0,431. Зависимость урожайности от цинка и кадмия носит криволинейный характер. При увеличении содержания подвижного цинка свыше 6,58 мг/кг (высокое содержание - более 5 мг/кг, Методические указания, 2005) и кадмия 0,245 мг/кг (группировка отсутствует) урожайность падает. Свинец и кадмий снижают продуктивность моркови на 6 %.
Влияние содержания тяжелых металлов в почве на урожайность и их содержание в картофеле
В результате обработки проведенных исследований по изучению влияния подвижных форм элементов (меди, цинка, кадмия, свинца, никеля и хрома) в черноземах выщелоченных лесостепи Кузнецкой котловины на урожайность и их накопление в клубнях картофеля (объем выборки n = 48-54) получены показатели степени связи: общая информативность (Т, бит) и коэффициент эффективности передачи информации (К), приведенные на рисунках 25 - 27. Цинк. Зависимости содержания цинка и меди в клубнях картофеля от содержания цинка в почве криволинейные, а свинца и кадмия прямолинейная (рис. 25). По влиянию подвижного цинка почвы на содержание свинца и кадмия в клубнях картофеля выявлена общая направленность на снижение концентрации указанных элементов при увеличении содержания цинка в почве с 1 по 6 ранг (таблица 3.4). Минимальная концентрация цинка в почве способствовала загрязнению картофеля свинцом до 0,75 мг/кг и кадмием до 0,045 мг/кг, что составляет 1,5 ПДК. Выявленное взаимодействие элементов требует тщательного контроля продукции, так как было указано ранее, площадь почв с невысоким содержанием подвижного цинка от 0,04 до 2,30 мг/кг большая и риск
При содержании подвижного цинка в почве на уровне 1, 2 ранга, количество цинка в клубнях картофеля от 2,81 до 4,18 мг/кг, накопление цинка в почве до 3, 4 ранга приводит к уменьшению его содержания в картофеле (1,22-2,80 мг/кг). Дальнейшее повышение указанного элемента способствует его накоплению в клубнях картофеля до 1,17 мг/кг. Зависимость содержания меди от количества подвижного цинка в почве прямая, чем больше цинка в почве, тем больше меди содержится в клубнях картофеля. Небольшое снижение меди до 0,98 мг/кг в исследуемой продукции наблюдалось при содержании подвижного цинка в почве в пределах 2, 3 ранга (0,43-1,17 мг/кг). Свинец. Влияние подвижного свинца почвы на содержание цинка, кадмия и меди в клубнях картофеля характеризуется криволинейной зависимостью (рис. 26). Поступление свинца из почвы в исследуемую продукцию характеризуется прямой зависимостью, чем больше подвижного свинца в почве, тем больше его содержание в клубнях картофеля. Загрязнение исследуемой продукции составляет 1,5 ПДК и наблюдается при содержании С ростом в почве содержания свинца выше 2,40 мг/кг отмечается рост цинка в 6, кадмия в 35 и меди в 15% проб исследуемой продукции. Снижение содержания указанных выше подвижных форм тяжелых металлов в клубнях картофеля наблюдается при содержании в почве подвижного свинца до 2,39 мг/кг.
Подвижный свинец почвы снижает в большинстве случаев поступление цинка и меди в клубни картофеля. Кадмий. Зависимость влияния подвижного кадмия в почве на содержание кадмия и свинца в клубнях картофеля криволинейная (рис. 27). Наблюдается увеличение содержания свинца в картофеле при содержании в почве кадмия до 0,155 мг/кг, дальнейшее увеличение приводит к снижению свинца в клубнях. Минимальное количество подвижного кадмия почвы (1, 2 ранг) способствовало накоплению цинка в исследуемой продукции до 6,94 мг/кг, содержание кадмия выше 0,11 мг/кг уменьшало количество цинка в картофеле до 2,81 мг/кг (2 ранг), связь обратная. Подобное влияние подвижный кадмий оказывает и на содержание меди в клубнях картофеля, минимальное количество подвижного кадмия почвы способствует максимальной концентрации меди в исследуемой продукции (1,87 мг/кг), более высокое содержание кадмия в почве (выше 0,065 мг/кг) снижает количество меди в картофеле до 3 ранга. Кадмий почвы выступает антагонистом накопления цинка и меди исследуемой По данным В.Л. Убугунова (2003), существует тесная зависимость между уровнем накопления кадмия в свекле и картофеле и его содержанием в почве, что подтверждается и в наших исследованиях. Чем выше содержание подвижного кадмия в почве, тем сильнее происходит загрязнение картофеля, при концентрации 0,2 мг/кг почвы в продукции содержится от 0,039 до 0,045 мг/кг кадмия (1,3-1,5 ПДК). Никель. По влиянию подвижного никеля почвы на содержание в клубнях картофеля цинка, кадмия, меди зависимость криволинейная, а свинца связь неопределенная, требующая дополнительного изучения (рис. 28).
