Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия в результате хозяйственной деятельности человека наблюдается рост числа и интенсивности физических и химических факторов, оказывающих негативное влияние на человека и окружающую среду
Радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий в Российской Федерации обусловлено преимущественно аварией на Чернобыльской АЭС. Именно сельскохозяйственные экосистемы являются наиболее уязвимыми и критическими вследствие того, что производимая на них продукция дает основной вклад в дозу внутреннего облучения населения, проживающего на загрязненных территориях.
В Российской Федерации радиоактивное загрязнение зафиксировано на территории 21 региона, а общая площадь, подвергшаяся загрязнению, составила 150 тыс. км2. Проблема реабилитации загрязненных территорий крайне сложна и зависит не только от радиологической обстановки, но и экономичесой ситуации в стране. Под термином реабилитация загрязненнных территорий следует понимать систему мер, направленных на обеспечение безопасного проживания сельского населения, получение экологически безопасных продуктов питания, бесперебойное функционирование АПК. Изучение закономерностей поведения долгоживущих радионуклидов в агроценозах, оценка размеров их переноса по сельскохозяйственной цепочке в организм человека и возможности регулирования потока l37Cs с сельскохозяйственной продукцией остается актуальной и в отдаленный период после аварии на ЧАЭС. Постепенное ужесточение санитарно-гигиенических нормативов по содержанию 137Cs в продукции, получаемой на загрязненных территориях, и сокращение финансовых инвестиций в проведение защитных мероприятий диктует необходимость разработки и внедрения перспективных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивающих получение экологически чистых продуктов питания.
Большую озабоченность в последние десятилетия вызывает загрязнение природной среды тяжелыми металлами (ТМ). ТМ, такие как Со, Zn, Си, Ni, Mo. относятся к категории микроэлементов, но, накапливаясь в почвах и растениях в больших концентрациях, становятся токсичными для растений, животных и человека. Площадь почвенного покрова, загрязненного тяжелыми металлами, составляет по ориентировочной оценке 3,6 млн. га (Романенко Г А. Концепция, 2003). Более 1 млн. га почв сельскохозяйственных угодий загрязнено особо токсичными элементами (I класс опасности) и около 2.3 млн. га - токсичными (II класс опасности). Прогнозирование радиоэкологической и химико-токсикологической обстановки в сельском хозяйстве, а также разработка комплекса мероприятий по ее улучшению и получению продукции, соответствующей санитарно-гигиеническом нормативам, базируется на изучении закономерностей поступления токсикантов в растения в зависимости от их вида, свойств, форм выпадений на агроценозы и уровня загрязнения почвы.
В настоящее время информации о воздействии токсикантов различной природы (радионуклиды, ТМ, комбинированное загрязнение) на почвенный микробоценоз и биологическую активность почвы, характеризующие уровень ее плодородия, недостаточно. Этот аспект проблемы особенно важен при разработке технологий и приемов, ориентированных на снижение негативного действия загрязняющих веществ на агроценозы и экологизацию земледелия.
Цель и задачи исследования. Целью работы является комплексная оценка влияния технологических приемов возделывания зерновых культур на их продую и вность, накопление 137Cs, Cd и Zn в урожае и микробиологическую активность дерново-подзолистых почв при радиоактивном и химическом загрязнения
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
РОС НАЦИОНАЛЬНА
'БИБЛИОТЕКА |
-
Изучить влияние способов основной обработки почвы и средств химизации на накопление 137Cs в урожае зерновых культур (ячмень, пшеница, овес) и плодородие почв в условиях радиоактивного загрязнения.
-
Исследовать действие агрохимических приемов и природных сорбентов на переход l37Cs и продуктивность зерновых культур при радиоактивном загрязнении почв.
-
Изучить влияние агротехнических и агрохимических мероприятий на показатели биологической активности почв в условиях радиоактивного загрязнения.
-
Выявить фитотоксичное действие тяжелых металлов (на примере Cd) на продуктивность зерновых культур.
-
Оценить влияние органических удобрений и сорбентов на переход Cd и Zn в зерновые культуры при химическом (моно и биэлементном) и комбинированном радиоактивном и химическом загрязнении почв
-
Исследовать действие ТМ (Cd и Zn) па почвенный микробоценоз, потенциальную активность азотфиксации, денитрификации, скорость эмиссии СОг в почве и ферментативную активность дерново-подзолистых почв.
-
Изучить влияние органических удобрений и сорбептов на состав микробоценоза и биологическую активность почв при химическом загрязнении.
-
Сравнительная оценка эффективности агрохимических мероприятий по снижению потоков 137Cs с зерном (Бк/м2).
Теоретический вклад и научная новизна. Проведена количественная оценка перехода 137Cs, Cd и Zn в зерновые культуры при внесении в почву радионуклида и тяжелых металлов в различных концентрациях.
Проведенные исследования динамики изменения различных показателей биологической активности (численность основных групп почвенных микроорганизмов, потенциальная активность азотфиксации и денитрификации почвы, скорость эмиссии СОг в почве, активность каталазы, дегидрогеназы и др почвенных ферментов) позволяют получить объективную оценку состояния почвенного микробоценоза и изменения плодородия техногенно загрязненной дерново-подзолистой почвы.
Оценена эффективность применения природных и новых искусственных сорбентов в ограничении перехода 137Cs, Cd и Zn в ячмень, овес и пшеницу и нивелировании негативного действия высоких концентраций загрязняющих веществ на биологическую активность почвы.
Проведен анализ применения комплекса агротехнических и агрохимических мероприятий по минимизации перехода l37Cs, Cd и Zn в зерновые культуры с целью экологизации земледелия и получения экологически безопасной продукции растениеводства на дерново-подзолистой почве. Разработаны конкретные предложения производству. Практическая значимость результатов исследований. Результаты исследований свидетельствуют о том, что гарантированное получение экологически безопасной сельскохозяйственной продукции на техногенно загрязненной дерново-подзолистой почве достигается оптимизацией технологий возделывания сельскохозяйственных культур при качественном выполнении всех агротехнических операций и внедрением новых приемов (в том числе с применением природных и новых искусственных сорбентов), способствующих минимизации накопления Cs, Cd и Zn зерновыми культурами.
Показано, что изменение различных показателей биологической активности почвы при применении различных приемов в технологиях возделывания культур дает объективную информацию о состоянии почвенного плодородия.
Полученные экспериментальные данные могут быть использованы в конкретных рекомендациях по применению защитных мероприятий на техногенно загрязненных территориях с целью получения экологически безопасной продукции растениеводства.
Предложенные технологии обработки почвы, применения органических, минеральных удобрений, природных и искусственных сорбентов на техногенно загрязненных
сельскохозяйственных угодьях, можно использовать при разработке практических рекомендаций по организации и ведению сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения. Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Эффективность применения минеральных и органических удобрений, природных и искусственных сорбентов при химическом моно- и биэлементном и радиоактивном загрязнении с целью экологизации земледелия и получения экологически безопасной сельскохозяйственной продукции на дерново-подзолистых почвах.
-
Влияние различных технологических приемов возделывания зерновых культур на показатели биологической активности радиоактивно загрязненной после аварии на ЧАЭС дерново-подзолистой почвы.
-
Оценка влияния различных концентраций ТМ (Cd и Zn) на показатели биологической активности дерново-подзолистой почвы: а) потенциальную активность азотфикеащш, де-нитрификации и скорость эмиссии СОг в почве, б) численность основных групп почвенных микроорганизмов; в) ферментативную активность почвы.
-
Результаты по оценке применения органических и минеральных удобрений, природных и искусственных сорбентов с целью нейтрализации негативного действия Cd и Zn при химическом загрязнении на различные показатели биологической активности почвы. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной конференции «Радиоактивность при ядерных авариях и взрывах» (Москва, 2000 г.), 1-й Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 2004 г), 2-й Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 2005 г.), 6-й Международной конференции «Экология человека и природы (Плес, 2004 г.), 2-й Международной геоэкологической конференции «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами» (Тула, 2004). Апробация диссертации состоялась на межлабораторном научном семинаре ГНУ ВНИИСХРАЭ 16 июня 2005 г.
Публикации работ. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах в виде научных статей и тезисов докладов. 4 статьи приняты в печать и находятся в стадии опубликования.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на/жетраницах текста, содержит ?ри-сунков, тоаблиц, ^страниц приложений.
