Введение к работе
Актуальность проблемы. Интерес к взаимодействию фосфора и сурьмы при их переходе из почвы в растения обусловлен экологическими и методическими задачами.
Так как фосфор является одним из основных элементов питания растений, то его химические аналоги, представляющие опасность для здоровья человека и животных, требуют особого внимания.
Один из радиоактивных изотопов сурьмы - 125Sb, относится к радиозкологически значимым. Конечно, среди искусственных радионуклидов 125Sb играет далеко не первую роль в облучении человека, радиоэкологическая значимость его значительно ниже, чем таких радионуклидов как 137Cs и 90Sr. Но следует учитывать то обстоятельство, что примерно 1/4 от общего числа естественных мутаций может быть обусловлена энергией естественного фона радиации [Дубинин Н.Г. 1978]. Отсюда понятно, почему увеличение радиации в среде, окружающей человека, представляет особый фактор, который может существенно повлиять на здоровье нынешнего и будущего поколений.
Кроме того, имеются сведения о загрязнении окружающей среды стабильной сурьмой.
Исследование закономерностей поступления загрязняющих веществ в растения - вашая проблема, которая лежит в основе разработки мероприятий, направленных на снижение накопления их в урожае сельскохозяйственных культур.
Состояние изученности вопроса. Данных о поведении сурьмы и ее радиоактивного изотопа 125Sb в системе почва-растение крайне мало. Единичные исследования миграции Sb в почвах не дают представления о закономерностях ее поведения в агроценозе. Взаимодействие сурьмы и её химических аналогов практически не изучено.
Цель работы состоит в том, чтобы изучить закономерности накопления 125Sb сельскохозяйственными растениями, оценить влияние фосфорных удобрений, видовых и сортовых особенностей растений, инокуляции семян на поступление радиосурьмы в растения.
Задачи исследования: 1. Сравнить поступление 33Р и 125Sb в растения, количественно оценить степень их сходства и различия при накоплении растениями.
2. Оценить влияние видовых и сортовых особенностей растений, возраста растений, предпосевной обработки семян бактериальными препаратами (инокуляции) на поступление в растения
фосфора и 12SSb.
-
Определить зависимость коэффициентов накопления 125Sb растениями от концентрации фосфора в почве.
-
Определить возможность экстраполяции результатов, полученных на водной культуре на условия вегетационного опыта.
Научная новизна исследований. Впервые проведено исследование взаимодействия радиосурьмы и фосфора при их поступлении в растения. Проведены вегетационные и лабораторные опыты на почвенных и водных культурах с ячменем и разными сортами гороха при инокуляции семян различными видами бактериальных препаратов. Результаты диссертационной работы дают новую информацию и расширяют теоретические представления о миграции радиосурьмы в агроценозе.
Получены сведения о зависимости миграции Р, 33Р и 125Sb от сортовых особенностей растений гороха и влиянии инокуляции на накопление 33Р и lz5Sb растениями.
Сформулированы условия возможности экстраполяции результатов, полученных на водной культуре на условия вегетационного опыта.
В работе дается теоретическое обоснование взаимодействия радиосурьмы и фосфора при их поступлении в растения на основе сорбционной модели поглощения химических элементов растениями.
Выявлены звенья миграции по цепочке почва (раствор)-корень-надземная часть, в которых различия в поведении 125Sb и Р максимальны.
Теоретическая значимость работы. Полученные в работе сведения и закономерности поглощения 125Sb и Р растениями при увеличении содержании фосфора в почве на различных культурах дополняют имеющуюся информацию о взаимодействии элементов-аналогов в агроценозе.
Практическая значимость. В работе показано, что и для элементов пятой основной подгруппы таблицы Д.И.Менделеева в системе почва-растение соблюдается подчиненность миграции элементов положению в таблице. Этот эффект, также как и для элементов первой и второй основных подгрупп Периодической системы, может использоваться для снижения поступления радиосурьмы в растения.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Существует высокая степень коррелированности между поступлением 125Sb и фосфора в растения.
-
Накопление 125Sb и фосфора зависит от биологических особенностей растений (видовая и сортовая специфика) и скорости
роста.
-
Инокуляция семян бактериальными препаратами может увеличивать накопление 125Sb в растениях.
-
Снижение поступления 125St> в растения пшеницы и гороха на фоне возрастающих доз фосфорных удобрений наблюдается при очень низком и низком содержании подвижных фосфатов в почзе.
Публикация и апробация работы. Материалы диссертации опубликованы в 3 научных работах. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 1994 и 1995 годах.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методик исследования, а также трёх глав, содержащих собственные экспериментальные данные и их обсуждение, заключения и выводов. Работа изложена на 171 стр. машинописи, иллюстрирована 35 таблицами и 15 рисунками. Список литературы включает 172 источника, из которых 29 принадлежит зарубежным авторам.
Закономерности поведения 125Sb при переходе из почвы (питательного раствора) в растения и взаимодействие Р и 125Sb изучали в условиях почвенной и водной культур. 1. Почвенная культура.
Опыты (вегетационные и лабораторный) проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве по общепринятым методикам (Журбицкий 3.И..1968). Содержание общего углерода - 2.3 %, степень насыщенности основаниями - 41.2 %, рНКС1 - 4.2; подвижный Рг05 (мг/ЮО г) - 3.1.
При закладке опытов вносили следующие удобрения: азотные (N) - аммиачная селитра (34,5% д.в.); калийные (К) - калий хлористый (60% д.в.); фосфорные (Р) - суперфосфат двойной (46% Д. в.).
В растениях (надземной массе и корнях) определяли концентрацию 33Р на радиометре "Бета"; 125Sb - на сцинтилляциснном гамма-спектрометре ; содержание Р205 - колориметрическим методом, после мокрого озоления.
2. Лабораторные опыты на водной культуре.
Растения выращивали рулонным методом на питательной смеси Кнопа. Смесь изотопов 33Р и 1Z5Sb вводили на 4-й день после закладки опыта.
Для обработки семян (инокуляции) использовали эффективные штаммы диазотрофов: быстрорастущие клубеньковые бактерии рода Rhizoblum; свободнокивущие бактерии рода Serratla; ассоциативные и стимулирующие рост бактерии родов Flavodacterium; Pseu-domonas; Agrobacterium. Все они относятся к группе азотфикси-рующих.
