Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Краткий литературный обзор 6
1.1 Использование земель сельскохозяйственного назначения в России и современные-принципы методологических подходов, применяемые при.изучении почв 6
1.2 Состав и свойства почвы 9
1.3 Тяжелые металлы в почвах 23
1.4 Пути поступления тяжелых металлов в почву 26
1.5 Нормирование содержания тяжелых металлов в почве 28
1.6 Влияние ТМ на организм человека 37
ГЛАВА 2. Условия, объект и методы исследования 40
2.1 Объект и условия проведения исследования 40
2.2 Методика исследования 53
ГЛАВА 3 Аккумуляция валовых и подвижных форм тяжелых металлов при применении минеральных удобрений в черноземе типичном 57
3.1 Содержание валовых форм тяжелых металлов в исследуемой почве 57
3.2 Аккумуляция подвижных форм ТМ в исследуемой почве 64
3.3 Взаимодействие элементов в исследуемой почве 70
3.4 Влияние изменения содержания гумуса на аккумуляцию валовых и подвижных форм тяжелых металлов под действием минеральных удобрений в черноземе типичном 74
3.5 Изменение физико-химических показателей и их взаимодействие с валовыми и подвижными формами тяжелых металлов в пахотном слое чернозема типичного 79
3.6 Изменение содержания основных показателей питательного режима и их взаимодействие аккумуляцией валовых и подвижных форм тяжелых металлов при применении удобрений на черноземе типичном , 89
3.7 Взаимосвязь содержания илистых частиц в исследуемой почве и аккумуляции валовых и подвижных форм тяжелых металлов 100
3.8 Радиоактивные элементы 90 Sr, 40К, 232Th, 226Ra, 137Cs в почве и сельскохозяйственной продукции Суджанского района 102
3.9 Содержание изучаемых ТМ в озимой пшенице, выращенной на исследуемой почве 107
Выводы 119
Предложения производству 121
Список использованной литературы
- Состав и свойства почвы
- Пути поступления тяжелых металлов в почву
- Аккумуляция подвижных форм ТМ в исследуемой почве
- Изменение содержания основных показателей питательного режима и их взаимодействие аккумуляцией валовых и подвижных форм тяжелых металлов при применении удобрений на черноземе типичном
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время возрастающая антропогенная нагрузка на земли сельскохозяйственного назначения обострила проблему, связанную с истощением черноземов России и снижением их природного плодородия. Кроме того, с каждым годом возрастает загрязнение верхнего, наиболее плодородного пахотного горизонта почвы тяжелыми металлами (медью, свинцом, марганцем, кобальтом, кадмием, никелем, цинком, железом и др.), что обусловлено развитием автотранспорта и промышленных предприятий.
В связи с этим осуществление мониторинга, направленного на определение содержания в почве тяжелых металлов (далее ТМ) и организация мер по его снижению является необходимым условием для обеспечения населения качественной и безопасной сельскохозяйственной продукцией.
Цель и задачи исследований. Выявить закономерности аккумуляции валовых и подвижных форм тяжелых металлов в черноземе типичном юго-западной лесостепи РФ.
В программу исследований входили следующие задачи:
определить содержание валовых и подвижных форм ТМ (Си, РЬ, Мп, Со, Cd, Ni, Zn, Fe) в черноземе типичном;
установить корреляционные зависимости между содержанием валовых и подвижных форм ТМ в исследуемом агропедоценозе и биопедоценозе;
вычислить корреляционные зависимости между валовыми и подвижными формами ТМ и агрохимическими показателями чернозема типичного (содержанием гумуса, обменно-поглощенных катионов, щелочногидролизуе-мого азота, подвижных форм фосфора и калия; степенью кислотности);
определить коэффициенты биологического поглощения ТМ в системе почва - растение;
определить содержание радионуклидов CSr, 40К, 232Th, 226Ra, 137Cs) в исследуемой почве и озимой пшенице и коэффициенты их накопления в системе почва - растение;
вычислить корреляционные зависимости между содержанием в почве радионуклидов и валовых и подвижных форм тяжелых металлов.
Объект исследований. Чернозем типичный мощный на лессовидном суглинке.
Научная новизна. Впервые на территории юго-западной Лесостепи были определены количественные взаимозависимости валовых и подвижных форм тяжелых металлов, их взаимосвязь с важнейшими агрохимическими показателями чернозема типичного. Осуществлена сравнительная оценка распределения валовых и подвижных форм ТМ в агропедоценозе и биопедоценозе.
Практическая значимость. Полученные результаты позволяют составить представление о состоянии исследуемого чернозема типичного и могут служить основой для разработки и применения комплексных мер по снижению антропогенной нагрузки на почву, направленных на инициализацию загрязнении и снижение подвижности элементов при данных сложившихся условиях.
На защиту выносятся следующие положения:
- содержание в исследуемой почве валовых форм кадмия и кобальта пре
вышает ПДК и при значительной антропогенной нагрузке существенно сказы
вается на безопасности сельскохозяйственной продукции.
содержание подвижных форм ксенобиотиков (кадмий, свинец, никель), как и эссенциальных элементов (цинк, медь, марганец) не превышают ПДК, но выше фоновых значений, характеризующихся относительно невысокими величинами.
положительное влияние применения полного минерального удобрения на урожайность сельскохозяйственных культур.
Апробация работы. Материалы диссертации легли в основу научной работы, занявшей второе место на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России в номинации «Сельскохозяйственные науки», (г. Орел, 2010 г.).
Основные материалы работы представлены на всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству (Курск, 2009 г.), на международной научно-практической конференции КГСХА «Молодежь и аграрная наука XXI века» (г. Курск, 13-14 мая, 2009 г.) и на международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» (г.Курск, 2010 г.).
Публикации. По полученным результатам исследований опубликовано 4 статьи, одна из которых в журнале, рецензируемом ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 141 листе печатного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству, списка литературы. Содержит 50 таблиц и 9 рисунков.
Место и время выполнения работы. Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Курская ГСХА» на кафедре неорганической и аналитической химии, в межфакультетской аналитической лаборатории, в испытательной лаборатории по агрохимическому обслуживанию сельскохозяйственного производства ФГУ ГСАС «Курская».
Состав и свойства почвы
Почва являетсяюсновным/средством производства продовольственной продукции благодаря такому уникальному свойству, как плодородие; Бережное отношение к почве, разумное ведение сельского хозяйства: соблюдение севооборотов,, организация мелиоративных мероприятий, и правильная. обработка почвы; применение, необходимых удобрений; проведение регулярного мониторинга за; ее состоянием - единственно верный, путь повышениям эффективного плодородия, а следовательно-: и решения мировой продовольственной проблемы.
В 1974 году на десятом -Международном конгрессе почвоведов; проходившем в Москве, были сделаны выводы о том; что в мировомсельском хо-зяйстве под пашню используются всего: 10% территории;: 17% отведены; под луга и пастбища; а оставшиеся 73% земель,не используются-.вообще;.,
В; настоящее время из 3;2: млрд.;га; пригодных для сельскохозяйственного производства; используются: всего; лишь. 1,5 млрд. га. Однако введение в использование оставшихся» почв «нуждается, в»; финансировании и является, достаточно трудозатратным [А.Є.Єтепановских, 1997].
Общая площадь земель сельскохозяйственного назначения в России составляет 403 млн. га (23% всех земель), 220 млн. га (13 % земель); из кото рых составляют сельхозугодия. Однако Всероссийская сельскохозяйственная перепись 2006 года показала, что 40 млн. га земли, пригодной для сельскохозяйственного: производства не использовалось, из них 13 9 млн. га пашни.,
По данным, на 1 января:2009 г. общая долянеиспользованных сельскохозяйственных земель составляет 23;9% от общей площади Это 25,6 млн. га. По данным Всероссийской сельскохозяйственной переписи на 1 июля 2006 г. площадь сельскохозяйственных угодий Курской области составляет 2146 тыс. га (72 % от всех земель), из них пашни 16828 тыс. га (54 % от всех земель).
Но материалам всероссийского информационного агентства «Местное самоуправление» площадь сельскохозяйственных угодий исследуемого- Суд-жансого района в-2003 г. составила 79198 га (79 % общей площади), в том числе пашня - 61775 га, многолетние насаждения 459 га, кормовые угодья -16783 га, леса - 8501 га, лесополосы - 2377 га, под водой - 1353 га, застройка- 1732 га, дороги - 2407 га, болота — 3317 га; нарушенные земли — 53 га, прочие земли - 716 га. Качественному изучению почв Курской области было уделено большое внимание.
Первые попытки собрать и сформулировать знания о почвах Курской области датируются XV - XVII веками. Поздний период этой эпохи представлен такими исследователями, как Шторх, автор первой схематической почвенной карты академик Веселовский, и в последствии усовершенствовавшие ее, академик Рупрехт, Вильсон; Чаславский.
В} 1883 году вышла в свет работа В.В. Докучаева «Русский чернозем», в которой значительное внимание уделено почвам Центрального Черноземья. Вместе с Н.М. Єибирцевьім Докучаев создал почвенную карту М 1:2520000 [В.ИіМуха, А.Ф.Сулима, В.И.Чаплыгин, 2006].
На современном (последокучаевском) этапе изучения почв работа в этом направлении была продолжена К.Д. Глинка, С.А. Захаров, Л.И Прасолов, Н.А. Богословский, Я.Н. Афонасьев, В.А. Франценсон, А.А. Роде, Е.А.Афанасьева, Н.П. Корабельнико, И.А. Шульга, М:В.Устинов, др.
Большой вклад в изучение почв Курской области внесли В.Д.Муха, А.Ф.Сулима, Н.И. Картамышев, Д.В. Муха, А.П. Щербаков, С.А.Шульга, М.В.Устинов, И.Д. Покатилова, В.Е. Четверякова, В.И Чаплыгин и др.
Профессор СП. Кравков (1913) в своей статье «Жизнь почвы» писал о том, что почва — это сложный и деятельный организм, который-обладает чув ствительностью, отзывчивостью и способностью приспрсабливаться к окружающим условиям [СП. Кравков, 1978].
При исследовании почв ключевое значение приобретет выбор методов исследования объекта. Почва — динамичное, развивающее, сложно организованное природное тело, поэтому при-ее изучении важна проблема дифференциации и интеграции полученных в ходе исследований знаний и принципа целостности. «Неосторожный анализ (утративший образ целого как свою предпосылку и- цель) всегда рискует разорвать предмет на составные части, которые для этого целого совершенно неспецифичны и из которых поэтому снова собрать целое невозможно» [Б.М.Кедров, 1973]. ,
В настоящее время в ходе исследования почвы применяется принцип диалектического материализма. Почва воспринимается, как целостная система, состоящая из разноуровневых элементов, тесно взаимодействующих между собой, следовательно, качественно и количественно зависящих друг от друга. Исходя из подобной концепции диалектического взаимодействия многоуровневой системы макротел и микротел, определили предел деления, иными словами условноv неделимый элементарный уровень. При« изучении почвы, таким пределом стали - элементарные почвенные частицы (ЭПЧ). ЭПЧ — это находящиеся в химической взаимосвязи и недоддающиеся общепринятым методам пептизации, при подготовке почв к механическому анализу, аморфные соединения, а также обломки пород и минераловь [А.Д.Воронин, 1986].
Во второй половине двадцатого столетия ученые вели активную работу по исследованию всех уровней организации почвы. В 1972 В.М. Фридланд ввел понятие «элементарного почвенного ареала». Данная единица является одновременно неделимой, в такой науке, как география почв; и делимой на почвенные индивидуумы, состоящие из почвенных горизонтов в почвоведении и т.д. [Ф.И.Козлрвский, 1979; Л.О. Карапачевский, 19,70].
Пути поступления тяжелых металлов в почву
В связи с интенсификацией развития транспорта энергетики, коммунальных служб, особое внимание следует уделить тяжелым металлам. Данные вещества при накоплении способны оказывать в человеческом организме токсичное действие, проявляющееся мутагенным и канцерогенным» эффектом [В.Л. Угубунов, 2003].
К основным задачам экологической оценки загрязнения тяжелыми, металлами можно отнести: характеристика источников загрязнения, слежение за ними по всем вероятным каналам, выявление участков депонирования загрязнителей, осуществление биогеохимической оценки миграции загрязнителей и их концентрации в зонах загрязнения и при их миграции по трофическим цепочкам, определение скорости, объемов распространения, поступления, выведения и динамики загрязнения среды тяжелыми металлами.
В настоящее время существуют: ландшафтное, биотическое и почвенное нормирование тяжелых металлов.
Нормирование содержания тяжелых металлов в почве - установление концентрации элемента, способное снижать почвенное плодородие, а также повреждение растения и накопления элемента в нем выше или ниже определенного уровня. Существует санитарно — гигиеническое, экологическое и социально - экономическое нормирование [В.А. Черников, И.Г. Грингоф, В.Т. Емцев и др., 2004] .
Ранее проведенный анализ валовых и подвижных форм ТМ в почвах ЦЧО дал следующие результаты: - прослеживается многолетняя тенденция аккумуляции валовых форм ТМ: в пахотном горизонте. Содержание ртути и свинца характерно для сред него-уровня загрязнения;, а цинка, кобальта и меди - слабое загрязнение ют носительноїфона; : -средняя; многолетняя: скорость накопления; свинца- составляет 25" милли/Кларков/год, а. кобальта, и меди:- 10 милли/Кларков/год. При сохранении данной- тенденции массовое загрязнение почв ЦЧ неизбежно: свинцом — через»20;..40 лет, цинком-и медью — через 100... 150 лет, кадмием,, молибденом и кобальтом - через 200;. .400лет. - на содержании подвижных форм ТМ: негативно; сказывается существующая практика земледелия: интенсивное накопление меди и свинца в пахотном. горизонте; а также никеля на двучленных породах и тяжелосуглинистых почвах. Концентрация подвижных форм свинца и никеля» способно достигать слабого? и умеренного уровня загрязнения; - наблюдается- частая агрогенная деградация важнейших свойств черноземов: содержание гумуса, суммы поглощенных оснований;:кислотности,и плотности сложения;, что неизбежно приводит к:снижению? буферности почвы на; 15- 17% (максимальное 30 — 35%) в сравнении-с:контролем и способствует накоплению в ней ТМ; что обостряет проблему необходимости СИСТЄГ матизации и микрорайонирования черноземов для ідальнейшего регионального экологического нормирования [А.П. Щербаков; ИИ: Васенёв; 1996]!
На исследуемой: территории по данным Рыльской: агрохимической? службы выявлено превышение кадмия - 4 361га (5,5 % от общей площадиз района) пашня- 3 595га (5 8% от общей площади района), сенокосы - 30 га, пастбища — 736 га (4,6%).
В таблице 9 представлены показатели содержания валовых форм тяжелых металлов исследуемой почве в период проведения исследований; и различные нормативные показатели.
За период с: 2008 по 2010 гг.. произошло увеличение в среднем содержания меди на 2 %, свинца — на 0;6 %, кадмия — на 1,3 %,. никеля;—на 10,5 % . и уменьшение содержания марганца - на 3,5 %, кобальта - на 4,4 %.Эти изменения связаны с применением удобрений и изменением кислотности исследуемого, чернозема.
Общий показатель загрязнения исследуемой- почвы валовыми формами элементов- меди, свинца, кадмия и цинка (Zcj ) составил 7,25 относительно показателей-фоновых значения подрайону. Данное значение 16, то есть превышает фоновый показатель, но не выше ПДК, следовательно, почва.пригод-на для выращивания любых с.-х. культур с условием разработки и применения мер по снижению токсикантов в ней и уменьшении миграции в растения [дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК№ 6229- 91].
В-то же время при применении аналогичной методики расчета по показателям фоновых значений для? черноземов средней полосы России [СП-1Г-102-97], суммарная нагрузка составляет(2с2 ) 16,37 — превышает ПДК при лимитирующем общесанитарном и миграционном водном показателе вредности, но ниже ПДК по транслакационному показателю. Земли подходят под любые культуры при условии контроля качества продукции растениеводства. В обоих случаях необходимой мерой является, снижение уровня- воздействия источников загрязнения почв и доступности, токсикантов- для растений; а также контроль за,содержанием веществ в поверхностных и грунтовых водах [дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК № 6229 - 91].
Подобные высокие значения были получены за счет высоких коэффи-циентов накопления кадмия (Kc i= 7,58; Кс 2=14,5) и кобальта (Кс 2=4,6), характеризуемые, как средний, 4 Кс 8 и сильный, 8 Кс 16 (таблица 10).
Интенсивность загрязнения этими элементами достаточно высока, поскольку содержание кобальта и кадмия в» исследуемом черноземе в 1,33-и 1,16 раз превышает ПДК.
В- то же время превышение ПДК содержания подвижных форм этих элементов не наблюдается, однако при подкйслении почвы может произойти переход валовых форм этих элементов в подвижные. I При сравнении содержания кадмия с ОДК, в почвах с рН 5;5; превышение составляет 3,91 раз, а в почвах с рН 5,5 - в 1,83 раз:
Согласно классификации А.В. Кудрина (2001) кадмий токсичен. Данный элемент относится к її классу опасности, и входит в 5 группу эколого-токсикологической оценки; по содержанию валовых форм ТМІ и-мышьяка1 (таблица 8). По-действиюша человеческий организм .кадмий — высокотоксичный элемент, вызывающий острые и хронические отравления: Почти; 70 % попадающего в почву кадмия становится доступным для растений посредством связывания с почвенными комплексами [В. А; Филов, 1988].
Аккумуляция подвижных форм ТМ в исследуемой почве
Многие ученые уделяли пристальное внимание содержанию и перераспределению фосфора в почве, а так же влиянию на него сельскохозяйствен-ного использования (Х.И: Душечкин, 1929; Д.Л. Аскинази, 1949; А.В. Соколов, 1950; Д.М. Хейфиц, 1950; ІТ.А. Дмитренко, 1953, 1957; Ф.Ві Чириков, 1956; К.Е. Гинзбург, 1960; Е.Ф. Березова, 1960; Т.Н. Кулаковская 1965; О.Ф. Туева, 1966; П.П. Левенец, СМ. Кукоба, 1969; П.Г. Адерихин, 1970; Н.С. Крупский, З.Н. Лукьянчикова, 1970; A.M. Гринченко, В.Т. Мамонтов, 1972; О.Г. Ониани, 1974; В.Д. Муха, 1984; И.В. Занин, Ф. Цджелассили, 1994; Г.А. Кольцова, И. М. Габбасова, 1996; А.Д. Фокин, П.А. Раджабова, 1996; А.И. Иванов, 1999; В.В. Конончук, 2000; В.И. Никитишен, Л.К. Дмитракова, В:И. Личко, 2000; R.L. Fox, S.M. Hassan, R:C. Jones, 1971; A.C. Bennet, Adams Fred, 1976; Chand Mil ap, 1995, N. S. Dhillon, 1994; J.C. Fardeau, G.Guirad, С Marol, 1995; R.R. Simard, S. Beauchemin, M.R. Laverdiere; 1996; H. Shariatmadari, A.R. Mermut, 1996; T.S. Tran, A. N Dayegamiye, 1996; T.Q. Zhang, A.F. Mackenzie, 1996) [В. Д. Муха, 2004].
Длительное-сельскохозяйственное использование типичного чернозема без применения минеральных удобрений приводит к уменьшению содержания валового фосфора в нижних слоях, при неизменном его количестве в пахотном горизонте за счет интенсификации в пахотных слоях фитобиологиче-ского накопления. ИсЦользование минеральных удобрений увеличивает содержание валового фосфора на глубину 50 - 60 см, а навоз на 35 см [A.M. Гринченко, Г.Я. Чесняк, О.А. Чесняк, 1973].
Среднее содержание фосфора по результатам исследуемых лет чернозема типичного составило 15,516±0,721мг/100г почвы. Данный показатель соответствует V классу агрохимических показателей и немного превышает среднее значение по району, предоставленное ФГУ ГСАС «Курская», которое составляет 13,8-мг/ЮОг почвы.
Таблица 34 демонстрирует эффективность применения удобрений на содержание в почве подвижного фосфора.
В 2008 году максимальные значения были зафиксированы на четвертом паровом поле (11,9 и 16,6 мг/ЮОг почвы), а наименьшие на втором поле при звене севооборота - ячмене (10,4 и 18,8 мг/100 г почвы).
В 2009 году наименьшее — 10,6мг/100 г почвы на первом поле при возделывании кукурузы» без І внесения удобрений и под озимой пшеницей 19,- 00 мг/ЮОг почвы при внесении удобрений; а максимальные значения характеристики 12,8 и 27,7 мг/100 г почвы на втором поле под озимой пшеницей.
Для 2010 года характерно максимальное содержание свободного фосфора кукурузой на втором поле без удобрений 11,5 мг/ЮОг почвы и при внесении удобрений на третьем поле под озимой пшеницей 20,7 мг/100 г почвы, а минимальные значения — не первом поле, также под озимой пшеницей, 10,6 и 16,7 мг/100 г почвы. Исходя, из данных таблицы 35 можно сказать, что содержание в пахот ном слое подвижного фосфора взаимосвязано с количеством подвижного калия, коэффициент корреляции свидетельствует о высокой положительной зависимости, (0,7 г 1).
Среднее положительно значение коэффициента получено также между характеристиками содержания подвижного фосфора и щелочногидролизуе-мого азота, (0,3 г 0,7).
ТМ подвижный фосфор образует средние положительные связи: с медью, с марганцем, с кобальтом, с никелем, с цинком, с железом.
Данная тенденция взаимосвязи распространяется и на подвижные формы ТМ, за исключением цинка, где связь носит менее тесный характер.
Действие подвижного фосфора на наиболее мобильные формы (ААБ) ТМ во всех случаях носит положительный средний характер, при этом снижается влияние на распределение свинца и кадмия.
Зависимость между взаимодействиемсодержания подвижного фосфора и подвижной формой меди (ААБ) несет высокий положительный характер.
Средние коэффициенты корреляции были получены с подвижными формами (ААБ) марганца, кобальта, никеля и цинка.
Многие ученые в различных зонах занимались исследованием содержания в почве калия и поступления его в растения (Д.Н. Прянишников, 1965; Ф.В. Чириков, 1956; К.К. Гедройц, 1955; Н.И. Горбунов, 1965, 1970; А.В. Петербургский, 1957, 1964, 1979; В:У. Пчелкин, 1966; И.Г. Важенин, 1936; И.И. Синягин, 1940; Н. Г. Зырин, 1946; Л.И. Кораблева, 1953; Д.В. Харьков, 1964; Л.М. Жуков, 1966; Т.Н. Кулаковская, 1978; Т.В. Карпи-нец, 1996; Б.В. Носов, 1996; А.Н Орел, В.Н. Романюк, 1996; В.А. Демин, Д.А. Свиридов, 1997; М.ПІІ Шаймухамедов, Л.С. Травникова, 2000; В.Н. Якименко, 2000; Armi Kail, 1996 и др.).
Содержание обменного калия в почве и его формы обусловлены минералогическими особенностями почвы и почвообразующих пород [В.Д.Муха,2004].
Динамическое равновесие между обменным и водорастворимым калием, а также доступность его для растений обменно-поглощенного калия — основные особенности калийного режима в почве [А.В. Петербургский, 1959; И.Т. Важенин, Г.И. Карасева, 1959, В.У. Пчелкин, 1966 и др.].
При сельскохозяйственном использовании наблюдается уменьшение в пахотном горизонте как валового, так и обменного калия, особенно фиксированного калия, а окультуривание напротив способствует возрастанию труднодоступного калия и небольшому увеличению валового и обменного [В.Д.Муха, 2004].
Среднее содержание подвижного калия в пахотном слое изучаемой почвы составило 11,599±0,601мг/100 г почвы. Данное значение соответствует IV классу (повышенное содержание) группировки агрохимических показателей. При ежегодном полненном применении минеральных удобрений на протяжении исследуемого времени (2008 - 2010 гг.) установлено увеличение со-держания обменного калия на всех экспериментальных участках1 в среднем на 41,5% (таблица 37).
Изменение содержания основных показателей питательного режима и их взаимодействие аккумуляцией валовых и подвижных форм тяжелых металлов при применении удобрений на черноземе типичном
Необходимость изучения содержания в почвах ЦЧР" микроэлементов связана с тем фактом, что их содержание и доступность для растений - важная характеристика плодородия [Ю.М. Селезнев, А.Н. Тюрюканов, 1971].
Различные растения способны неодинаково накапливать тяжелые металлы. Так, например, .вблизи завода содержание меди в возрастает в 25 - 40 раз, а в растениях подобное увеличение варьируется от четырехкратного (хвоя сосны) дл девятикратного (в хвоще). Кора накапливает больше меди, чем сосна и ель.
Наибольшую устойчивость к загрязнению проявляют рудеральные фи-тоценозы сорного разнотравья. Устойчивы сосново-березовые, злаковые и разнотравные ассоциации естественных фитоценозов [И.В. Антоненко, 2001]. На миграцию ТМ из почвы в растение влияют многие факторы: отношение к токсиканта и миграционная способность токсиканта. Выявлен ряд закономерностей при поступлении и накоплении расте-ниями-тяжелых металлов: - не существует прямой зависимостью между интенсивность поступле ния ТМ в растения и уровнем загрязнения почвы; - все растения имеют определенные защитные механизмы физико химического характера, препятствующие попаданию ТМ.
Концентрации, токсичные для растений, способны варьировать в широком пределе (2...5 раз) в зависимости от содержания в почве гумуса и кислотно-основных свойств.
В зависимости от металла и вида растения, накопление происходит неравномерно. В репродуктивных органах (семена, споры, сперматозоиды).откладывается цинк, а свинец и кадмий - в выделительной системе теплокровных, корнях растений.
ТМ негативно влияют на биохимические процессы. Уменьшают концентрацию элементов железа, кальция, фосфора, так как способны снижать их поступление в растения, усиливают поступление азота и синтез белка в некоторых растениях [О. А. Соколов, Н.З, Милащенко,В.А. Черников, 2001].
Растения способны выводить эти элементы с помощью корневых выделений, транспирации и дыхания.
В зависимости от металла и вида растения проявление токсичности имеет индивидуальные особенности. Например, медь и кадмий влияют на проницаемость клеточных мембран, а ртуть и медь подавляют активность ферментов, кадмий также способен выступать в роли цинка, нарушая многие физиологические процессы, например - дыхание, или белковый обмен, что в конечном итоге приводит к цинковой недостаточности и гибели растения [В.А. Черников и др., 2004].
Марганец катализирует в растении процессы фотосинтеза, дыхания, азотного обмена, синтез Сахаров в листьях, а также регулирует и сохраняет определенное соотношение Fe и Мп, при повышенном его содержание проявляет токсическое действие и приводит к гибели растений.
Цинк входит в состав более 30 ферментов и повышает фотосинтез, при его недостатке происходят патологические изменения в растении, такие как задержка роста, мелколистность и розеточность [Н.С. Горбунова, Н.А. Протасова, 2008].
Исходя из вышеперечисленных примеров, устойчивость каждого сорта растения к каждому тяжелому металлу весьма специфична, что позволяет считать устойчивость — признаком, заложенным генетически, а, следовательно, дает положительные перспективы для выведения новых сортов, адаптированных к условиям загрязнения [В.А. Черников и др., 2004].
При применении минеральных удобрений, содержание меди в зерне колеблется в пределах" 2,174...2,740 мг/кг и не превышает ПДК (10), а верхний предел всего на 0,260 мг/кг, среднее содержание при применении минеральных удобрений на 7% превысило содержание в зерне, выращенном без применения удобрений; свинца - 0,321...0,449 мг/кг, верхняя граница которого на 0,001 меньше ПДК (0,5), а среднее значение превышает ДОК на 28% и содержание в контрольных образцах на 14%.
Значения цинка 22,190...26,310 мг/кг не превышают ПДК (50,0), однако как нижний, так и верхний предел выше значения ДОК (10,00), превышение в среднем составляет почти в 2,5 раза (на 143%). При применении минеральных удобрений содержание цинка в зерне увеличилось на 10%.
Верхний предел содержания железа 45,340...52,667 в зерне превышает ПДК (50,0) на 2,667 мг/кг, (5,3%). Применение удобрений повысило содержание железа в зерне на 11%. (таблица 46). Наиболее существенным показателем при исследовании зерна является - содержание в продукции кадмия, превышение ПДК которого составляет почти 8,5 раз, ДОК - в раз и МДУ - 2,73 раз. Очевидно, что потребление данной продукции - рискованно для организма человека, поскольку кадмий — элемент 1 группы опасности. атный буфер рН4,8 NPK 15,02± 1,72 0,36±0,07 5,49± 0,49 0,47± 0,08 15,27± 1,38 0,90± 0;13 47,05± 3,31 . 0 13,24± 1,43 0,29± 0,08 4,42i 0,58 0,44± 0,06 11,85± 2,34 0,78±:0,19 39,29± 2,48 Наиболее интенсивно в биологической миграции участвуют элементы кадмий, цинк, медь, марганец.
Содержание азота, как и сырого протеина, обратно пропорционально концентрации кобальта, никеля и железа
Содержание-калия уменьшается при увеличении концентрации поступления в растение меди, марганца, кобальта, никеля, цинка, железа.
На содержание в растении фосфора негативно влияет повышение концентрации в меди, марганца, кобальта, никеля цинка и железа.
Таким образом, полученные коэффициенты корреляционных зависимостей позволяют сделать вывод: на химический состав зерна существенное влияние оказывает биологическая миграция ТМ по цепочке почва — растение, что в дальнейшем не может не сказаться на качестве и безопасности пищевой продукции, а, следовательно - и на здоровье человека.
Именно поэтому, наблюдение за распределением ТМ в почве, выявление прямых и косвенных влияний на его увеличение, является актуальной задачей правильного ведения сельского хозяйства.
В результате проведенных исследований было выявлено положительное влияние применения диаммофоски, отразившееся на увеличении урожайности культур.
Применение ДАФК способствовало незначительному увеличению содержания валовых и подвижных форм ТМ в исследуемом черноземе типичном и в озимой пшенице. Однако, эти показатели не превышают ПДК.
Диаммофоска (ДАФК) - высокоэффективное удобрение, содержащее в своем составе азот, фосфор, калий и микро-макроэлементы (рисунок 5).
Эффективность .применения этого удобрения отражается в том, что консистенция ДАФК - однородная, что способствует равномерному распределению всех элементов в почве, и сокращает тем самым затраты на хранение, перевозку и внесение удобрения. Все элементы доступны для растений, так как находятся в водорастворимой форме. В таблице 49 представлен фи-зико - химичекий состав ДАФК [ТУ 113 - 08 - 569 - 98].
