Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ПРОБЛЕМА ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)... 8
1.1. Источники поступления тяжелых металлов в почву 8
1.2. Миграционная способность тяжелых металлов в почвах 12
1.3. Фитотоксичностъ тяжелых металлов и устойчивость к ним растений 20
1.4. Устойчивость микробного сообщества при взаимодействии с почвенно-экологическими факторами 29
1.5. Обоснование агрохимических методов детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами 36
ГЛАВА П. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ, МЕТОДОВ И УСЛОВИЙ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 44
2.1. Характеристика экологического состояния агроланд-шафта Рязанской области 44
2.2. Почвенные условия района и характеристика объекта исследований 48
2.3. Методы проведения исследований 58
2.4. Климатические и метеорологические условия в годы исследований 63
ГЛАВА III. РЕАБИЛИТАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ АГРОХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ 69
3.1. Влияние систем удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях смоделированного загрязнения оподзоленного чернозема тяэюелыми металлами 69
3.2. Оценка влияния санации чернозема агрохимическими приемами на плодородие почвы, транслокацию тяжелых металлов в системе «почва — растение — лизиметрические воды» 82
ГЛАВА IV. БАЛАНСОВЫЙ АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ Zn, Си, Pb, Cd ОПОДЗОЛЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА В ЛИЗИМЕТРИЧЕ СКОМ ОПЫТЕ 107
ГЛАВА V. ОЦЕНКА АГРОХИМИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ПОЧВЫ БИОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ 116
5.1 Эмиссия углекислого газа оподзоленного чернозема в условиях смоделированного загрязнения почвы тяжелыми металлами 116
5.2. Устойчивость микробного сообщества почвы в условиях загрязнения ее тяжелыми металлами 120
5.3. Биологическая оценка токсичности 129
ГЛАВА VI. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ ПО САНАЦИИ ЧЕРНОЗЕМОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ 135
ВЫВОДЫ 142
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 144
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 145
ПРИЛОЖЕНИЯ 173
- Источники поступления тяжелых металлов в почву
- Характеристика экологического состояния агроланд-шафта Рязанской области
- Влияние систем удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях смоделированного загрязнения оподзоленного чернозема тяэюелыми металлами
Введение к работе
Актуальность исследований. Загрязнение почвенного покрова — интегральный показатель техногенеза. Почва как важнейший биогеохимический барьер и основная жизнеобеспечивающая сфера в наибольшей степени испытывает негативные воздействия. Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействию на почвы особое место занимают тяжелые металлы (ТМ). Результаты мониторинга почвенного покрова Рязанской области показали, что высокая техногенная нагрузка на агроландшафт, которая в настоящее время охватывает все большие территории, способствует загрязнению почвы ТМ, что в конечном итоге приводит к снижению продуктивности агроценозов, падению урожайности и ухудшению качества продукции растениеводства. Загрязнение окружающей среды ТМ обнаруживается и в зоне распространения оподзоленных и выщелоченных черноземов Рязанской области, которая характеризуется развитым сельским хозяйством и интенсивным техногенным воздействием. По данным Управления Росприроднадзора по Рязанской области в почвах, подвергающихся воздействию промышленных выбросов, транспорта, ТЭС, количество ТМ (Pb, Cd, Zn, Си и др.) значительно превышает фоновый уровень, и насыщение этими элементами на отдельных площадях уже сегодня достигло критического значения [60]. Высокие концентрации ТМ вызывают существенные изменения функционирования экосистем и их компонентов.
В этой связи важное практическое значение имеет, с одной стороны, внедрение экологически безопасных технологий в производство, с другой, разработка технологий выращивания сельскохозяйственных культур, способствующих снижению поступления токсикантов в продукцию.
Цель данной работы заключается в разработке экологически безопасных способов детоксикации черноземов, загрязненных ТМ, при их сельскохозяйственном использовании.
Для реализации цели были поставлены следующие задачи:
охарактеризовать источники и пути поступления тяжелых металлов в почву;
проанализировать современные методы снижения фитотоксичности тяжелых металлов в почве;
изучить влияние разных систем применения удобрений на продуктивность в севообороте и возможность использования их как приема де-токсикации загрязненного чернозема;
выявить действие загрязнителей и приемов их детоксикации в системе: почва - растение - внутрипочвенные воды;
провести анализ баланса тяжелых металлов и условия снижения выноса их из биологического круговорота;
исследовать биологические методы оценки агрохимической реабилитации загрязненного тяжелыми металлами оподзоленного чернозема на повышение экологической безопасности агроэкосистемы;
выполнить эколого-экономическую оценку комплекса мероприятий по санации черноземов, загрязненных ТМ.
Научная новизна выполненных автором исследований заключается в том, что впервые проведено агроэкологическое, биологическое и экономическое обоснование различных систем применения удобрений, как приемов реабилитации оподзоленных черноземов, загрязненных ТМ. На основании выявленных закономерностей накопления, миграции и аккумуляции в системе «источник загрязнения — почва — растение — вода» проведен их балансовый анализ.
В процессе исследований получены следующие результаты, которые выносятся на защиту:
влияние различных систем применения удобрений на продуктивные свойства сельскохозяйственных культур, выращиваемых на черноземах, загрязненных тяжелыми металлами;
оценка закономерностей поглощения ТМ сельскохозяйственными культурами на оподзоленном черноземе;
влияние применяемых систем удобрений на агрохимические показатели загрязненного ТМ оподзоленного чернозема и миграцию экотокси-кантов во внутрипочвенные воды;
балансовый анализ загрязнения ТМ оподзоленного чернозема;
оценка устойчивости микробного сообщества загрязненного ТМ чернозема при рекультивации его агрохимическими методами;
эколого-экономическая целесообразность реабилитации загрязненных ТМ черноземов для их эффективного использования в практике сельскохозяйственного производства.
Практическая ценность. Практическое значение работы заключается в разработке рекомендаций по снижению поступления ТМ из почвы в сельскохозяйственные растения за счет детоксикации и очистки почв, которые могут быть использованы конкретными хозяйствами по производству сельскохозяйственной продукции, а также экологическими организациями при проведении экологической экспертизы.
Основы оптимизации загрязненных ТМ черноземов могут также использоваться для обоснования параметров и технологий улучшения эффективного плодородия малопродуктивных почв.
Результаты исследований включены в ежегодные научные отчеты МФ ГНУ ВНИИГиМ по программе РАСХН по заданию 03.01.03.05 «Разработать агробиологические мелиорации техногенно загрязненных почв южной части Нечерноземной зоны РФ» (2006, 2007), «Разработать комплексы физической, химической и биологической мелиорации почв для различных природно-климатических зон и технические средства для их реализации» (2008).
Результаты исследований включены в технологический регламент к применению агрохимической мелиорации почв, подверженных техногенному загрязнению, в условиях южной части Нечерноземной зоны РФ (2008).
На основании результатов исследований для ООО «Агрофирма МТС Нива-Рязани» «Скопинский» Скопинского района Рязанской области были подготовлены и переданы рекомендации по ликвидации техногенного загрязнения деградированных почв, что позволило обеспечить благоприятные экологические условия для выращивания сельскохозяйственной продукции и повысить урожайность зерна на 30%.
Апробация работы. Материалы исследований обсуждались на заседаниях кафедры «Экономики сельского хозяйства» Экономического факультета РГАТУ (2006 — 2008). Основные результаты работы доложены на Международной научной конференции «Приемы повышения плодородия почв и эффективности удобрений в современных условиях» (Горки, 2007), Международной научной конференции «Физико-химические механизмы адаптации растений к антропогенному загрязнению в условиях крайнего севера» (Апатиты, 2009).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, изложена на 172 страницах машинописного текста, иллюстрирована 5 рисунками, содержит 33 таблицы и 5 приложений. Список литературы включает 275 наименований, в том числе 16 иностранных.
Автор настоящей работы выражает благодарность за помощь в проведении исследований, научные консультации и ценные советы: д.с.х.н., профессору Ю.А. Мажайскому, д.б.н., профессору Давыдовой И.Ю., сотрудникам МФ ГНУ ВНИИГиМ: к.с.х.н., доценту А. В. Ильинскому, к.с.х.н. Т.К. Никушиной, K.C.X.H., доценту Евтюхину В.Ф., к.б.н., доценту РГУ Е.А. Лупанову; к.б.н., доценту РГУ СВ. Гальченко.
Источники поступления тяжелых металлов в почву
Усиление антропогенного прессинга на почвенный покров приводит к процессам деградации, среди которых в последние десятилетия широкое распространение получила химическая деградация почв и в частности их загрязнение тяжелыми металлами (ТМ).
Атмосферный воздух, в виде паров и воздушных аэрозолей, атмосферные осадки в виде растворов солей и хелатных комплексов, соединения ТМ и сами ТМ с пылью и взвесями, поступление ТМ через биоту (металлы поступают в почву вместе с организмами) - основные пути поступления тяжелых металлов в почву. Все эти пути поступления могут быть природного и антропогенного происхождения (рис. 1.1).
Первый путь является неотъемлемой частью механизма функционирования биосферы, сущностью биогеохимических циклов миграции вещества и трансформации потоков энергии [124, 173]. Основные источники ее загрязнения антропогенные. Это предприятия промышленности: тепловые электростанции, металлургические заводы, карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд, транспорт и др. [165]. Технологические процессы предприятий черной и цветной металлургии недостаточно обеспечены надежными средствами очистки газовых выбросов, что приводит к сильному загрязнению атмосферы вокруг этих предприятий. Загрязненная атмосфера является главным источником поступления ТМ в почву [27, 182, 236, По данным А. X. Остромогильского с соавторами [185] в природные источники аэрозолей тяжелые металлы поступают в результате ветровой эрозии горных пород и почв, извержений вулканов, лесных пожаров (табл. 1.1). Природные источники в структуре поступления металлов в атмосферу составляют значительно меньший процент, чем антропогенные.
Территория России, исходя из своего географического положения, все время находится в условиях постоянно действующего атмосферного переноса загрязнителей из стран Западной, Центральной и Восточной Европы [72]. Из множества путей техногенного поступления ТМ важнейшим является их выброс в атмосферу в виде паров с исходной температурой 1500С. При взаимодействии тяжелых металлов с кислородом воздуха образуются оксиды, на долю которых приходится 70-80% всех техногенных выбросов этих элементов [226]. Над крупными городами и индустриальными центрами располагаются участки тропосферы высотой до 3 — 4 км, загрязненные аэрозолями, которые оседают на поверхности почвы и представляют угрозу загрязнения почвы, растительности, поверхностных и почвенно-грунтовых вод [8, 11,36,71].
Как отмечают Г. А. Гармаш [38], С. Г. Малахов [150] конфигурация распределения содержания металлов в биосфере вокруг источника выбросов в основном соответствует климатической розе ветров, зависит от высоты выбросов, рельефа местности, усугубляется неоднородностью геохимической обстановки [40, 76 — 79]. Атмосферный поток ТМ достигает максимальной интенсивности не по направлению преобладающих ветров, а там, где условия для рассеивания выброса в атмосфере наихудшие, сопровождающиеся приподнятыми инверсиями, характерные для зимних антициклонов [148].
Большое количество свинца попадает в окружающую среду от автотранспорта. Каждая автомашина выделяет в год 1 кг свинца [11]. Выхлопные газы привносят его на поверхность земли 250-260 тыс. т ежегодно [78, 182]. А по данным С.С. Patterson [272], с атмосферными осадками в мировой океан возвращается примерно 250 тыс. т свинца в год, а 100 тыс. т рассеивается над континентами. При поступлении свинца от автотранспорта загрязняется полоса шириной 50-100, редко 300 м. Основное же его количество концентрируется в 0-10 см слое почвы. По некоторым данным [77], в почве вблизи дорог содержание свинца достигает 600-700 мг/кг, по другим — 190 мг/кг около шоссе Москва-Ленинград [177], 70 мг/кг в районе г. Курска [217].
В связи с истиранием шин, в почве в непосредственной близости от автодорог обнаружено кадмия в 2-3 раза и цинка в 4-10 раз больше по сравнению с местным фоном [77].
Мощным локальным источником загрязнения природной среды становятся свалки и полигоны твердых бытовых отходов. Основным источником опасности свалок является фильтрат - жидкость, скапливающаяся на дне котлована, подготовленного для свалки, или естественного углубления (овраг, карьер), с содержанием растворенных в ней веществ более 20 г/л, в т. ч. и тяжелых металлов. ТМ, находящиеся в фильтрате, обладают не только ярко выраженной биотоксичностью, но и имеют способность накапливаться в живом организме, что может привести к различным заболеваниям.
В работах многих исследователей [95, 96, 121, 153, 156, 164, 171] отмечается положительное влияние орошения сточными водами животноводческих комплексов на урожайность сельскохозяйственных культур, потенциальное плодородие почвы, но в то же время высокие нормы сточных вод представляют опасность накопления в пахотном слое меди, цинка, кадмия, свинца.
Потенциальными источниками загрязнения сельскохозяйственных угодий ТМ являются минеральные, известковые и органические удобрения. С одной стороны в удобрениях могут содержаться ТМ, которые способны загрязнять почву, с другой — удобрения, изменяя агрохимические свойства почвы, могут влиять на подвижность ТМ в почве и их доступность для растений. Анализ калийных, азотных и фосфорных минеральных удобрений различных заводов показал, что наиболее «чистыми» являются азотные и калийные удобрения. Наиболее опасным источником загрязнения ТМ являются фосфорные удобрения. Фосфоритная мука может содержать до 137 мг/кг меди, до 210 мг/кг цинка, до 180 мг/кг хрома и до 62 мг/кг никеля. В отечественном сырье, в отличие от зарубежных аналогов, практически отсутствует кадмий.
Установлено, что применение минеральных удобрений в дозе около 300 кг/га д.в. при соотношении N: Р205:К20 близким к 1 : 1 : 1 не может существенно влиять на содержание ТМ в почве в течение длительного периода, измеряемого сотнями лет [236]. Наибольший вклад в загрязнение почв сельскохозяйственного назначения возможен от систематического использования осадков сточных вод (ОСВ) как удобрение. Действие ОСВ на дерново-подзолистой почве проявляется преимущественно в увеличении содержания в ней подвижных форм ТМ, которые располагаются в следующем порядке: Cd Zn Си Ni Cr Pb [39, 95].
В процессе сельскохозяйственной деятельности с минеральными удобрениями в почву поступает 0,3-2,7% ТМ от суммарного объема; с осадками сточных вод — 37,2 — 88,5%; с органическими удобрениями - от 5,6 до 35,4%; с известковыми материалами - от 1,9 до 26,4% [236].
Таким образом, усиление антропогенного прессинга на почвенный покров приводит к формированию техногенного круговорота веществ и загрязнению всех компонентов природной среды. Поэтому информация о поступлении, аккумуляции и трансформации ТМ в почве позволит выявить закономерности поглощения ТМ сельскохозяйственными растениями, оценить влияние загрязнения на микробное сообщество и разработать достаточно эффективный комплекс мероприятий по снижению техногенной нагрузки на агроландшафт.
Характеристика экологического состояния агроланд-шафта Рязанской области
Рязанская область — это крупный промышленный и сельскохозяйственный регион Российской Федерации, в котором размещены сотни промышленных предприятий и сельскохозяйственных комплексов [142].
Основными источниками загрязнения Рязанского региона являются 132 предприятия. Наиболее активное загрязнение атмосферы тяжелыми металлами происходит от предприятий теплоэнергетики, а также от металлургических, автомобильных, станкоинструментальных и нефтехимических комплексов [147]. Отходы и выбросы этих и других источников загрязнения участвуют в трансграничном переносе химических загрязнителей.
По данным Ю.А. Мажайского с соавторами [148] загрязнение территории от промышленных предприятий происходит путем осаждения на поверхность почвы паров, аэрозолей, пыли, сажи или растворимых веществ с дождем, снегом, сухими выпадениями. Значительная часть их осаждается вблизи (1-2-5 км) источников загрязнения, но другая часть поллютантов, попадая в верхние слои атмосферы, подвергается фракционированию полидисперсных техногенных примесей, особенно при сильном ветре и при инверсии. Вследствие данного процесса наиболее крупные фракции выпадают на небольшом удалении от источника, а на большем расстоянии возможно возникновение одного или нескольких максимумов выпадений мелкодисперсных частиц и парогазовой фазы.
Интенсивность инверсионных потоков, их плотность, рельеф местности и структура ландшафта напрямую влияют на функционирование загрязненных аэрозолей в атмосфере. Ю.А. Мажайский с соавторами [148] отмечает, что сложный рельеф Среднерусской возвышенности заметно влияет на осаждение металлосодержащих аэрозолей из атмосферы (в меньшей степени это относится к Cd как к наиболее активному мигранту). При этом возрастают валовые выпадения РЬ, нерастворимых форм Zn и растворимых - Си. Характер географии распределения техногенных загрязнителей позволил авторам [84, 145] составить схему распределения антропогенной нагрузки на территорию по видам воздействия Ю.А. Мажайский с соавторами [144] отмечают, что ТМ поступают в почву из атмосферы с дождем и снегом, и выявляют закономерность: чем меньше осадков, тем больше концентрация ТМ в почве. Например, в сухом 1996 г. концентрация цинка была выше почти в 5 раз, чем в среднем по увлажненности 1993 г.
В Государственных докладах о состоянии окружающей среды Рязанской области [61 - 63] отмечено, что в 1996 году в атмосферу было выброшено 211,6 тыс. тонн, в 2004 — 118,9 тонн загрязняющих веществ. Уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу связано с уменьшением выхода промышленной продукции и с вводом очистных сооружений. Наряду с такими традиционно регистрируемыми загрязнителями в 1996 году, как сернистый ангидрид, окись углерода, окись азота зафиксированы выбросы 59,2 тыс. тонн специфических веществ, среди которых оксид кадмия - 0,008, ртуть - 0,005, свинец - 1,041, мышьяк - 0,453, медь - 0,462, хром - 0,949, никель — 0,005, марганец — 2,76 тонны и другие. В наибольшей степени загрязняют воздушный бассейн области тепловые электростанции (70,7%), предприятия нефтеперерабатывающей промышленности (18,5%) [84, 186].
Антропогенная нагрузка в районах Рязанской области неоднородна. При суммарной оценке антропогенной нагрузки в районах области [84, 147] учитывались все работающие предприятия района. Каждое предприятие получало один балл. При наличии на территории административного района промышленных предприятий их баллы суммировались. В результате получились совокупные баллы суммарных антропогенных нагрузок в разрезе по области. Так, наибольшими загрязнителями экосистем области являются промышленные комплексы г. Рязани (более 20 баллов), но сравнительно небольшая нагрузка наблюдается в Пронском районе (вследствие расположенного одного крупного предприятия-загрязнителя).
Химические и нефтехимические комплексы Рязанской области представлены тремя крупными источниками техногенного загрязнения: Рязанский нефтеперерабатывающий завод, АО «Виско-Р» (г. Рязань) и Нижне-Мальцевский химзавод (Сасовский район). Они оказывают наиболее сильное химическое воздействие на водную и почвенную экосистемы области. На территории Пронского района функционирует Рязанская ГРЕС. Станция негативно воздействует как на сам район, в котором она расположена, так и на прилегающие к нему территории. В частности наиболее сильное воздействие оказывает на экосистемы Кораблинского района [145]. По данным С.А. Тоб-ратова [233] в зоне воздействия Рязанской ГРЭС приоритетными загрязнителями являются свинец и кадмий.
В состав металлургического комплекса Рязанской области входят три крупных предприятия: АО «Рязцветмет» (г. Рязань), АО «Электроцветмет» (г. Рязань) и АО «Металлург» (г. Скопин), из них два расположены в лесной зоне. И хотя валовой выброс загрязняющих веществ от предприятий металлургического комплекса по объемам отдельных промышленных пунктов невелик [60 - 63], однако, в них содержатся высоко опасные вещества — свинец, его соединения и неорганические соединения мышьяка.
Влияние систем удобрений на продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях смоделированного загрязнения оподзоленного чернозема тяэюелыми металлами
Как известно в некоторых районах и ландшафтах Рязанского региона сложилась напряженная экологическая ситуация. Произошло загрязнение пашни и других сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами. Извест-. но, что ТМ являются протоплазматическими ядами.
Наши исследования проводились в условиях полевого лизиметрического опыта. Чернозем оподзоленный, с ненарушенным почвенным профилем в лизиметрах, в 2004 году был загрязнен на основе исходного содержания Си, Zn, Pb и Cd каждого лизиметра. При этом создан повышенный уровень загрязнения: РЬ - 40 мг/кг, Cd - 0,6 мг/кг, Zn - 110 мг/кг, Си - 90 мг/кг.
Влияние кислой реакции на растения весьма разносторонне. Повышенная кислотность почвенного раствора ухудшает рост и ветвление корней, отрицательно действует на физико-химическое состояние плазмы клеток корня, на их проницаемость, поэтому ухудшается использование растениями питательных веществ почвы и удобрений.
Природная фитотоксичность наблюдается вследствие увеличения в почвенном растворе катионов КҐ, А1 +, Мп2+. Проникая в большом количестве в ткани растений, подкисляют клеточный сок и могут оказывать сильное влияние на биохимические процессы в растении. Кислая реакция в первый период роста вызывает сильные нарушения в углеводном и белковом обмене, отрицательно влияет на закладку генеративных органов. Загрязнение кислых почв ТМ усиливает фитотоксичность почвы.
Поэтому для выработки реабилитационных мер была проведена фоновая нейтрализация слабокислого чернозема оподзоленного и доведения кислотно-щелочной реакции его до рекомендуемого оптимального уровня с рН 6,7 — 7. Во времени и в пространстве органические удобрения были внесены под предшествующую культуру под зяблевую обработку. Для изучения запасного способа использования фосфатных удобрений (на 2 и 4 года) их применяли под предпосевную обработку в лизиметрах.
В сформированных вариантах опыта представлены системы удобрений: органическая (биологическая) — вариант 2; органо-минеральная — вариант 3; минеральная в двух модификациях - (варианты 4 и 5) периодическое внесение норм фосфора на 2 и 4 года, а также введен вариант, на том же фоне (N1K1) с ежегодной повышенной дозой фосфатов (Р120) — вариант 6.
Принятые системы удобрений сравнивались при их многолетнем использовании. В таких исследованиях накладываются не только настоящее влияние удобрительных средств, но и последействие ранее внесенных мелиорантов. Учитывалось также, что при совместном и раздельном использовании органических и минеральных удобрений используемая доза навоза 100 т/га создаст в севообороте бездефицитный баланс гумуса. Рекомендуемая доза навоза при ежегодном исчислении его более 10 т/га отвечает этим требованиям [3]. В минеральных системах удобрений исследовалось влияние действия и последействия представленных доз фосфатных удобрений. Вследствие того, что многие исследователи считают, что однозамещенный фосфат кальция способен осаждать почвенные соединения свинца и цинка в труднорастворимые соли, поэтому токсиканты могут быть недоступны растениям.
К началу наших исследований представленная система вариантов опыта была освоена. Поэтому под первую культуру в 2006 году в изучаемом звене севооборота вносили азотные (N60) удобрения в соответствие со схемой закладки под весеннюю предпосевную обработку почвы. А также в соответствии со схемой опыта внесли новые порции (дозы) фосфатного удобрения в соответствии периодичности его использования: 120 кг, 240 кг P2Os на один гектар.
В 2006 году полевые работы на лизиметрической площадке начались в третьей декаде апреля. Внеся изучаемые дозы и соотношения минеральных удобрений на глубину 8 — 10 см, 29 апреля был произведен посев ячменя. Норма высева его 5,5 млн. шт. на гектар с абсолютным весом 1000 зерен 40,3 г, а в лизиметр площадью 1,17 м2 — 25 г, площадью 0,785 м2 — 17,4 г. В лизиметрах сделаны бороздки глубиной 5 см, на расстоянии между собой 12 -12,5 см. Дно бороздки слегка уплотнили (выровняли). По всем бороздкам, приготовленные семена для каждого лизиметра, равномерно распределили и засыпали слоем почвы 3-4 см. Такой же способ посева применялся в 2008 году под овес.
Пропашные культуры, в частности свекла кормовая, хорошо используют и хорошо трансформируют органическое вещество навоза, поэтому изучаемую дозу навоза внесли под данную культуру в вариантах 2 и 3. Фосфорные удобрения в 2007 году на вариантах с периодическим их использованием внесли под первую предпосевную обработку на глубину 12 — 15 см. В 2008 году было проведено исследование ранее внесенных органических и минеральных удобрений (варианты 2, 3, 5) и свеже примененных фосфатных веществ в вариантах 4 и 6.
Тяжелые металлы в концентрациях, превышающие оптимальные, нарушают нормальный ход биохимических процессов, влияют на синтез и функции многих активных соединений, происходит снижение хлорофилла, изменяется синтез фосфорорганических соединений клетки. В этих условиях подавляются фотосинтетическая активность мезофильных клеток. Улучшая питание основными элементами питания, растения лучше противостоят фи-тотоксичности почвы.
Фенологические исследования состояли в измерении высоты растений. Наблюдения проводили на двух рядках: 3 и 5. Определяли высоту растений по самому высокому кончику, по 10 растений учетного рядка. Расчет проводили на 1 растение, вычисляя среднюю величину по каждому показателю. На ячмене их было два 14.06 и 12.07. К уборке проведен подсчет количества растений в рядке. При этом проводился пересчет растений на один погонный метр. При внешнем осмотре посевов следует отметить признаки токсичности в варианте без применения систем удобрений (Б/у) — сильное пожелтение и подсыхание нижних листьев и пожелтение верхушек растений. Внесение органики усилило барьерные функции мезофильных клеток, и растения ячменя по вариантам имели редко встречающееся пожелтение или зеленую окраску.
В представленной таблице 3.1 (приложение 1) видно, что в начале (июнь) измерений высоты ячменя в фазу кущения наблюдалось, что загрязненная почва без удобрительных средств резко снижала рост и развитие ячменя. Высота его составила в среднем 21,5 см.
