Формы соединений марганца в почвах при моно- и полиэлементном загрязнении тяжелыми металлами

Королёв, Александр Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Формы соединений марганца в почвах при моно- и полиэлементном загрязнении тяжелыми металлами
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Формы соединений марганца в почвах при моно- и полиэлементном загрязнении тяжелыми металлами"

Ha npbhax рукописи

КОРОЛЕВ Александр Николаевич

ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ МАРГАНЦА В ПОЧВАХ ПРИ MOHO- И ПОЛИЭЛЕМЕНТНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

03.00.16- Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

003161958

Новосибирск - 2007

003161958

Работа выполнена в РГКП Семипалатинский государственный педагогический институт

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор

Панин Михаил Семенович

Официальные оппоненты доктор биологических наук

Пузанов Александр Васильевич

доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Наплекова Надежда Николаевна

Ведущая организация ФГОУ ВПО Алтайский государственный аграрный университет

Защита диссертации состоится « ^ » NMitv/t^- 200 г в ^ ' часов на заседании диссертационного совета Д 220 048 03 в ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет (630039, г Новосибирск, ул Добролюбова, 160 Тел-факс (383) 264 29 34, http //www/ nsau edu ru)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке в ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет

Автореферат разослан « 6 » О^Л^/^Л_2007

Ученый секретарь ^ диссертационного совета ^^ _/_____МаренковВГ

Общая характеристика работы

Актуальность исследований Марганец не только необходим для нормальной жизни растений, но и причасген к созданию условий их почвенного питания, что до сих пор делает его объектом исследований по агрохимии, экологии, почвоведению и биогеохимии Активное! ь марганца в различных физиологических и биохимических процессах определяется не только его количеством в растении, но и его соотношением с другими химическими элементами, в том числе тяжелыми металлами (ТМ) В диапазоне действующих концентраций, те диапазоне между максимальными концешрациями, еще не вызывающими снижения урожая, и минимальными концентрациями, приводящими к гибели растений, комплексы техногенных микроэлементов (ТМЭ) воздействуют, как правило, иначе, чем отдельные элементы В настоящее время не накоплено достаточных данных о взаимном влиянии различных химических элементов при их совместном попадании в почву, а в Республике Казахстан такие данные отсутствуют вообще

В этой связи, знания о содержании марганца в фоновых почвах, его транслокации в системе «почва-растение» в условиях мою- и полиэлементного загрязнения химическими элементами, о конкурентных взаимоотношениях с рядом химических элементов группы ТМ за реакционные центры, участвующих в формировании форм соединений исследуемого элемента весьма важны и актуальны Эти исследования позволят оценить природную эколого-геохимическую ситуацию региона по марганцу в условиях применения элементов минерального питания (ЭМП) и загрязнения почв региона ТМ

Цель исследований: изучить содержание форм соединений марганца в темно-каштановой нормальной среднесуглинисгой почве сухостепной зоны Восточного Казахстана в условиях moho-, би- и полиэлементного загрязнения тяжелыми металлами (Pb, Zn, Cu, Cd, Сг) и трансформацию его соединений в системе «почва - проростки пшеницы»

Задачи исследований.

] Оценить валовое содержание, концентрации форм соединений марганца в фоновой темно-каштановой нормальной среднесуглинисгой почве

2 Изучить валовое содержание и концентрации форм соединений марганца в условиях моноэлементного загрязнения фоновой почвы

3 Исследовать влияние различных доз марганца на фоне неодинакового содержания элементов минерального питания (NPK) на содержание форм соединений данного МЭ в исследуемой почве, его поведение в системе «почва - проростки пшеницы» и на рН почвенного раствора.

4 Изучить влияние различных концентраций ТМ на содержание форм соединений марганца в почве, его трансформацию в системе «почва - проростки пшеницы» а также влияние на биопродукгивность проростков в условиях моно, би- и полиэлементного загрязнения исследуемой почвы

5 Исследовать закономерности конкурентных отношений между ТМ и марганцем за реакционные центры почвы, участвующими в формировании различных форм соединений исследуемого МЭ

6 Исследовать процессы синергизма и антагонизма между ТМ и марганцем

Основные положения, выносимые на защиту* 1 Содержание форм соединений марганца в почве и их соотношения находя гея в зависимости от дозы его внесения, а также обогащения почвы элементами минерального питания и тяжелыми металлами

2 Между марганцем и тяжелыми металлами в условиях би- и потиэлементного загрязнения почвы формируются два вида конкурентных взаимоотношений с различными активными центрами почвенной органо-минеральной матрицы

3 Различные дозы внесенного в почву марганца приводят к ее подкислению, которое усиливается под воздействием элементов-биофилов и тяжелых металлов

4 Транслокация марганца в системе «почва - проростки яровой пшеницы» нарастает с повышением концентрации элемента в почве и зависит от сопутствующей нагрузки элементов минерального питания и тяжелых металлов

5 Между марганцем, элементами минерального питания и тяжелыми металлами при их совместном внесении в почву проявляются как синергические, так и антагонистические взаимоотношения

Научная новизна исследований Впервые для темно-каштановых нормальных среднесугаинистых почв сухостепной зоны установлены закономерности конкурентных взаимоотношений между марганцем и ТМ с реакционными центрами почвы, участвующими в формировании форм соединений исследуемого МЭ Доказано негативное влияние повышенных доз ТМ и марганца в условиях би- и полиэлементного загрязнения почвы на биопродуктивность проростков яровой пшеницы Предложен расчет коэффициента токсичности в качестве диагностического показателя фигготоксичности марганца в условиях моноэлеменгного загрязнения почвы Выявлены закономерности транслокации марганца и ТМ в проростки яровой пшеницы в условиях би- и полиэлементного загрязнения ими почвы Впервые дли темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почвы Восточного Казахстана установлены оптимальные условия возделывания яровой пшеницы сорта «Саратовская-29»

Теоретическая и практическая значимость исследований Данные о содержании подвижных форм марганца в темно-каштановой нормальной среднесугтинистой почве сухостепной зоны Восточного Казахстана могут быть использованы при планировании урожайности сельскохозяйственных культур, атаюке планировании мер по рекультивации загрязненных земель

Усганоатенные ориентировочные концентрации растворимых форм соединений марганца, приводящие к фитотоксическому воздействию и избыточному накоплению металла сельскохозяйственными культурами, могут быть использованы при диагностировании загрязнения сельскохозяйственных угодий нормировании содержания этого металла в почве и для объективной оценки качества растениеводческой продукции, произведенной на территории Семипалатинского Прииртышья

Результаты диссертационной работы имеют значение для решения вопросов выявления путей миграции, аккумуляции и трансформации марганца в почве и системе «почва-растение» в условиях полиэлемешного загрязнения ТМ Установленные исследованиями закономерности важны для более глубокого понимания механизмов конкурентных взаимоотношений различных химических элементов с различными активными центрами почвы, участвующими в формировании форм соединений марганца, а также понимания воздействия внешних факторов, которые управляют поглощением ТМ растениями при различных условиях

Результаты научных исследований внедрены в учебном процессе Семипалатинского государственного педагогического института и включены в курсы лекций по дисциплинам «Агрохимия», «Биогеохимия», «Химическая экология», «Экотоксикологая» «Мониторинг окружающей среды» для студентов, обучающихся по специальностям 050640 «Экология», 050113 «Биология», 050112 «Химия»

Апробация работы Основные положения диссертации были представлены на 5-ой Международной биогеохимической школе «Актуальные проблемы биогеохимии» (Семипалатинск, 2005), а также доложены на IV Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2006), на Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки в исследованиях молодых ученых» (Астана, 2006), на Международной научно-практической конференции «Биогеохимия элементов и соединений токсикантов в субстратной и пищевой цепях arpo- и аквальных систем» (Тюмень, 2007), на 2-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях» (Павлодар, 2007), на 2-ой и 3-ей научно-практических конференциях ПГТС Семипалатинского государственного педагогического института (Семипалатинск, 2006,2007)

Публикации результатов исследования По теме диссертации опубликовано 8 работ в журналах и в сборниках материалов конференций, совещаний, симпозиумов и школ

Личный вклад автора состоит в теоретическом и экспериментальном решении поставленных задач, в анализе и обобщении полученных результатов Все разделы представленной работы выполнены при личном участии автора.

Объем и структура диссертации. Диссертация представляет собой рукопись объемом 196 страниц состоящую из введения 5 глав выводов, списка литературы приложений, включае! 44 таблицы, 13 рисунков В списке литературы 197 источников в том числе 29 зарубежных

Благодарности Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность своему учителю и научному руководителю, доктору биологических наук, профессору Михаилу Семеновичу Панину

Содержание работы ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В данной главе представлен обзор научных публикаций, посвященных 1) экологической роли форм соединений марганца в почвах, 2) вопросам химической природы марганца и его биологического значения, 3) характеристике форм соединений элемента в почвах, 4) исследованиям факторов, влияющих на миграцию форм соединений марганца в почвах, 5) компартментации и конкурентным взаимоотношениям между ионами марганца и других химических элементов с активными центрами почвенной минеральной матрицы Сделан анализ читературных данных об источниках поступления марганца и тяжелых металлов в окружающую среду, исследования факторов, влияющих на поступление марганца в растения (синергизм и антагонизм), а также обобщены данные о формах соединений марганца в растениях и его физиологической роли

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для достижения поставленной цели осуществлены вегетационные опыты и лабораторные исследования, определены физико-химические параметры почвы, проведена эколого-биогеохимическая и статистическая обработка полученных результатов

Объект исследования - образцы пахотного горизонта темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почвы сухосгепной зоны Восточно-Казахстанской области Республики

Казахстан Образцы почв отбирались на участках, не подверженных техногенному воздействию в соответствии с ГОСТами

Все исследования проводились в условиях вегетационных опытов по методике ЗИ Журбицкого (1968) на примере яровой пшеницы (Гласит aestivum L) сорта Саратовская 29 Данный сорт яровой пшеницы является ведущей в Республике Казахстан сельскохозяйственной культурой и районирован в регионе

Исследование проводили в трех сериях опытов

1 Влияние различных доз Мп на состояние проростков и содержание форм его соединений в почве Моноэлементное загрязнение почвы Мп осуществляли легкорастворимой солью -МпС124Н20, которую вносили в растворенном в дистиллированной воде виде в концентрациях 50,100,200,300 400, 600,1000,1300,1600,2000,4000,8000,10000,13300 мг/кг воздушно-сухой почвы в пересчете на металл

2 Влияние различных доз Мп на фоне возрастающих доз элементов минерального питания (ЭМП) на состояние проростков яровой пшеницы, содержание форм его соединений в почве и на изменение рН почвенного раствора Марганец в почву вносили в виде хорошорастворимой соли - МпС124Н20, в дозах 100, 200, 300, 400 и 800 мг/кг воздушно-сухой почвы в пересчете на металл Одновременно вносили удобрения NH4NO3, NaH2P04, КС1 из расчета 0,15 г N, 0,1 г P2Os и 0,1 г К20 на 1 кг почвы (агрофон) С целью изучения действия различных доз N, Р, К на рН почвенного раствора, поступление и трансформацию форм соединений Мп в отдельные образцы почвы вносили NH4NO3 в дозах 0,3,0,45,0,6 г/кг в пересчете на N, NaH2P04 в дозах 0,2,0,3,0,4 г/кг в пересчете на Р2О5, КС1 в дозах ОД, 0,3 0,4 г/кг в пересчете на К20 Препараты Мп и удобрения тщательно перемешивали с почвой перед наполнением сосудов

3 Влияние моно- и полиэлементного загрязнения ТМ фоновой почвы на валовое содержание, состав форм соединений Мп в почве, его трансформацию в системе «почва - проростки яровой пшеницы» Моно- и полиэлементное загрязнение почвы ТМ осуществляли легкорасгворимыми солями нитратов, сульфатов и ацетатов Cu (CuS045H20), Zn (7nS047H20), Pb (Pb(NOj>¡), Cd (Cd(CH3C00)22H2O) и Cr (CrCl36H20), которые вносили в растворенном виде Дозы металлов соответствовали 1,3 и 5 ПДК (Kloke А, 1980, Ориентировочно допустимые концентрации ТМ , 1994) Си - 100, 300,500 мг/кг воздушно-сухой почвы, Zn - 300, 900,1500 мг/кг, РЬ - 32,96,160 мг/кг, Cd - 3, 6, 15 мг/кг, Сг - 100, 300, 500 мг/кг в пересчете на металл Такая схема опыта имитировала возможное влияние выбросов реального свинцово-цинкового комбината на протяжении приблизительно 3, 10 и 30 лет работы на почву активного сельскохозяйственного оборота и интенсивной агрохимической обработки Марганец в почву вносили в виде соли МпС124Н20 в дозах 100, 200 и 300 мг/кг воздушно-сухой почвы в пересчете на металл Препараты Мп и ТМ вносили в растворенном в дистиллированной воде виде

Контролем во всех трех сериях опытов служили растения, выращенные на почве без внесения солей металлов Растения выращивали в пластмассовых сосудах, вмещающих 5 кг почвы Посев семян производили после замачивания их в течение 24 час в дистиллированной воде В каждом сосуде после появления всходов оставляли по 20 растений Влажность почв поддерживали ежедневным поливом дистиллированной водой из расчета 60% от полной влагоемкосга Вегетационный опыт прекращали на 28 день Повгорносгь опытов - четырехкратная

Измерение рН водной суспензии почвенных образцов выполнялось сразу после прекращения вегетационного опыта потенциомегрически с использованием рН-метра «Анион - 4101» с использованием стеклянного электрода ЭСЛ-15-11

Определение физико-химических свойств почвы проводили в соответствии с общепринятыми методами гумус - по Тюрину, гранулометрический сослав - по методу НА Качинского, содержание подвижного Рг03 и обменного КгО - по Кирсанову, емкость катионно! о обмена - методом Бобко-Аскинази в модификации Грабарова и Уваровой

Химическое разложение почвы для проведения анализа на валовое содержание Мп осуществляли по методу Г Я Ринькиса(1987)

Формы Мп извлекали наиболее распространенными и общепринятыми экстрагентами водорастворимые - бидистиллированной водой, обменные - ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8, кислоторасгворимые - 1 н раствором НС1 («ближний резерв») сульфитнорастворимые - 1 н раствором MgS04+ 0,2% Na2S03 по методу Шахтшабеля, легковосстанавливаемые - 1 н раствором MgS04+ 0,2% гидрохинона по методу Шахтшабеля, связанные с органическим веществом - 0,1 н раствором NaOH, связанные с полуторными оксидами и гидроксидами железа - оксалатным буферным раствором с рН 3,2 по методу Тамма Концентрацию Мп в вьггяжках определяли персульфатным методом с окончанием на фотоэчекгрокопориметре КФК-3 по ГЛ Ринькису (1987) Определение концентрации металлов в органах растений определяли методом атомной абсорбции на спектрофотометре фирмы Perkrn Elmer, модель 403 с электротермическим анализатором HG А-74 с дейгериевым корректором фона

Статистическая обработка полученных в ходе исследования данных проводилась по Г Ф Лакину (1980) и Н А Плохинскому (1970) с использованием пакета программ Excel Экологическая оценка полученных результатов осуществлена с использованием основных эколого-биогеохимических параметров (фактор биологической доступности - BF, коэффициент накопления -Кн, коэффициент токсичности (Кт) коэффициент биологического поглощения (КБП))

ГЛАВА 3. ФОРМЫ СОЕДИНЕНИЙ МАРГАНЦА В ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ НОРМАЛЬНОЙ СРЕДНЕСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЕ В УСЛОВИЯХ MOHO- И ПОЛИЭЛЕМЕНТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МАРГАНЦЕМ И ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

3 1. Формы соединений марганца в темно-каигтановой нормальной среднесуглинистой почве в условиях моноэлементного загрязнения марганцем

Взятая для исследования почва имеет следующую агрохимическую характеристику гумус -3,32%, рН жт. - 7,41. рНш- 6,85, содержание механических частиц физическая глина (частиц <0,01 мм) - 37,4%, илистая фракция (частиц <0,001 мм) - 20,5%, сумма обменных катионов - 24,4 мг/экв на 100 г, С02 карбонатов - 0,8% Содержание подвижного Р203 - 7 42 и обменного К20 - 24,8 мг/100 г почвы Содержание форм соединений Мп в исследуемой почве (мг/юг) валовое - 650,0, водорастворимых - 6,9, связанных с органическим веществом - 2,8, сульфитнорастаоримых - 10,1, лепсовоссганавливаемых - 102, связанных с оксидами и гидроксидами железа - 12,2- 47,2 (в зависимости от экстрагента), обменных -4,7-160, кислогорастворимых- 18,6-44,3

Внесение Мп в интервале исследуемых доз способствовало значительному возрастанию всех форм соединений данного элемента в почве Однако исследованиями установлено, что доля форм соединений марганца от его валового количества в зависимости от внесенных доз данного элемента различна (табл 1)

Таблица 1. Доля форм соединений марганца от его валового количества при

моноэлементном загрязнении темно-каштановой почвы, %

Дозы марганца в почве, мг/кг Валовое содержание* Характер распределения форм соединений марганца**

Почва до опыта 650Ш.7 641-659(19,6) 1 (15,7) > 2 (7,26) > 3 (6,45) > 4 (1,97) > 5 (1,55) > 6 (1,06) > 7 (0,43)

КРК-фон 653±8,49 647-659(12,9; 1 (16,8) > 3 (7,18)>2 (7,14) >4 (1,98) > 5 (1,93) >6(115) >7 (0,4)

МРК>50 695±22,6 679-713 (32,6) 1 (19,0) > 2 (8,49) > 3 (7,03) > 5 (2,12) > 4 (1,96) >6 (1,14) > 7 (0,43)

№К+100 738±24л1 721-755(16,7) 1 (23,6) > 2 (8,43) > 3 (7,86) > 5 (2,01) > 4 (1,88) > 6 (1,1 )> 7 (0,51)

МРК + 200 845±14,1 835-855(20,5) 1 (23 4) > 2 (8,39) > 3 (6,98) > 5 (3,15) > 4 (1,78) > 6 (0,98) > 7 (0,46)

ШС + ЗОО 965±19,8 951-979(10,7) 1 (25 1) > 2 (8,03) > 3 (7,32) > 5 (4,51) > 4 (1 79) > 6 (0,88) > 7 (0,75)

№К+400 1055±11,3 1047-1063(16,0) 1 (26,8) > 5 (10 4) > 3 (8,32) > 2 (7,55) >4 (1,83) > 6 (0,83) > 7 (0,81)

ЫРК + 600 1235±19.8 1221-1249(18,9) 1 (24,1) > 5 (12,6) > 3 (9,8) > 2 (8,58) > 4 (2,38) > 6 (0 74) > 7 (0,71)

№К+ 1000 1638±31.1 1616-1660(8,7) 1 (19,7) > 5 (11,4) > 3 (10 1) > 2 (6,59) > 4 (4,27) > 6 (0,57) > 7 (0,54)

№К+ 1300 1961-Ы6.9 1949-1973(4,4) 2(33,7)> 1 (ЗЗД)> 3(25,0)>4(21,4)>5(19,5)>7(1,46) >6(1,42)

ЫРК.+ 1600 2272±9.89 2265-2279(17,1) 2 (30,7) = 1 (30,7) > 3 (27,1) > 5 (22,6) > 4 (19 1) > 7 (1,7) > 6 (1,65)

№К>2000 2647±453 2615-2679(3,4) 4 (34,3) > 2 (28 5) > 1 (28 1) > 5 (26,1) > 3 (26,0) > 7 (1,78) > 6 (1,49)

ЫРК+4000 4632+15.6 4621-4643(13,1) 3 (28,3) > 5 (25,0) > 1 (22,7) > 2 (21,9) > 4 (19,8) > 7 (1,27) > 6 (1,06)

ЫРК + 8000 8672±11.3 8664-8680(10,6) 5(18,1)> 1 (17,7)>2(17,4)>3(17,0)=4 (17,0)>7(0,82)>6(0,79)

№К+ 10000 10625±11.3 10617-10633(18,2) 5 (20,8) > 1 (18,6) > 2 (16,0) > 3 (15,9) > 4 (14,9) > 7 (0,99) > 6 (0,89)

№К> 13300 13972425.5 13954-13890(16,4) 1 (19,6)>5(17,2) = 2(17,2)>3(13,3)>4(12,1)>7(0,88)>6(0,72)

Примечание

* - над чертой - среднее арифметическое и его ошибка, под чертой - пределы колебаний, в скобках -коэффициент вариации,%,

** формы соединений 1 - легковосстанавливаемые, 2 - связанные с оксидами и гидроксидами железа, 3 -кислоторасгворимые, 4 - обменные, 5 - сульфитаорасгворимые, 6 - водорастворимые, 7 - связанные с органическим веществом, в скобках % от валового количества.

В фоновой почве марганец в большей степени содержится в веде лепсовосстанавливаемых форм (15,7%) Однако внесение в почву дополнительных концентраций Мп в виде легкорастворимой соли приводило как к уменьшению доли элемента в виде одних форм, так и к увеличению в виде других форм изменяя процентное соотношение форм соединений элемента в почве

Увеличение дозы внесения марганца в значительной степени приводило к увеличению до.™ сульфитнорасгворимых, обменных форм и форм соединений элемента, связанных с оксидами у гидроксидами железа. При этом доли водорастворимых форм марганца и форм, связанных с органическим веществом почвы, практически всегда оставались минимальными форм, связанных с органическим веществом - от 0,4% (гшп) до 1,78% (тах), водорастворимых форм - ог 0,57% (тт) до 1 65% (тах)

3.2. Формы соединений марганца в темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почве в условиях обогащения почвы элементами минерального питания

Как показали лабораторные вегетационные опыты, применение элементов минерального питания на темно-каштановой среднесуглинистой почве как в мою-, так и полиэлементном вариантах (комплексно) оказывало влияние на содержание всех форм соединений Мп в почве

При нарастании дозы вносимого в почву Мп при постоянной дозе любого из элементов-биофилов (Ы, Р, К) происходило увеличение содержания всех форм Мп Однако содержание его форм под воздействием элементов минерального питания было не однозначным Так, при фосфотизации почвы содержание водорастворимых форм Мп значительно снижалось те способность почвы связывать Мп увеличивалась под влиянием фосфатов Степень связывания (иммобилизации) марганца находилась в прямой зависимости от содержания фосфора в почве

Содержание водорастворимых форм марганца значительно увеличивалось при одновременном внесении в почву как исследуемого МЭ, так и калия и особенно азота в форме хорошо растворимых солей Так, уже в фоновых образцах почвы при ее обогащении калием в дозах 0,2, 0,3 и 0,4 г'кг содержание водорастворимых форм марганца увеличиваюсь на 14,8,33,1 и 40,5% соответственно В этих же условиях при обогащении почвы азотом в дозах 0,45 и 0,6 г/кг содержание водорастворимых форм исследуемого МЭ увеличивалось на 14,8 и 33,1% Аналогичные закономерности сохранялись и в вариантах опытов одновременного внесения в почву как пары элементов К-Мпдак и пары М-Мп

В условиях вегетационного опыта было установлено, что больше накапливались обменные формы Мп, извлекаемые уксусно-аммонийной вытяжкой по Крупскому с рН 4,8 (в 30,1 раз - при дозе вносимого азота 0,6 г/кг, в 45,3 раза - при дозе вносимого фосфора 0,3 г/кг, в 30,9 раза - при дозе вносимого калия ОД г/кг,) В меньшей степени накапливались формы Мп, связанные с органическим веществом (в 2,04 раза - при дозе вносимого азота 0,3 г/кг, в 2,08 раза - при дозе вносимого фосфора 0,3 г/кг) и кислоторастворимые формы (в 2,3 раза - при дозе вносимого калия 0,2 г/кг) Кроме того, даже в пределах одной формы наблюдались существенные различия Так, из обменных больше всего накапливалось форм, извлекаемых уксусно-аммонийной вьггяжкой по Крупскому с рН 4,8 и в меньшей мере форм, извлекаемых оксалатно-буферным раствором Григта с рН 3,3 В почве со значительным содержанием Мп (или постоянно обогащаемой Мп) при увеличении азотного питания содержание обменной формы элемента будет увеличиваться, что соответственно будет повышать токсичность такой почвы для произрастающих на ней растений

В случае применения фосфорных и калийных удобрений накопление обменных форм носило иной характер Так, при постоянной дозе Мп на фоне увеличивающейся концентрации фосфора обменные формы, извлекаемые уксусно-аммонийной вьггяжкой по Крупскому с рН 4,8, накапливались в значительных количествах

Легковосетанавливаемые формы Мп, измекаемые реагентом Шахтшабеля, при увеличении дозы любого элемента-биофила, вносимого в почву, имели тенденцию к постоянному снижению

Сульфитнорастворимые формы Мп, извлекаемые реагентом Шахтшабеля, при увеличении дозы любого элемента-биофата, вносимого в почву, имели тенденцию к накоплению Возрастанию данных форм Мп особенно способствовало увеличение концентрации в почве фосфора

Формы Мп, связанные с органическим веществом почвы, при увеличении концентрации элементов минерального питания накапливались неравномерно Применение возрастающих доз азотных удобрений на фоне постоянной концентрации Мп не оказывало существенного влияния на накопление форм данного МЭ, связанных с органическим веществом Однако при увеличении концентрации вносимого Мп на фоне увеличивающейся концентрации N данная форма Мп увеличивалась Применение возрастающих доз фосфорных удобрений на фоне постоянной концентрации Мп, наоборот, значительно снижало накопление форм Мп, связанных с органическим веществом (в 0,7 - 0,9 раза) Применение возрастающих доз калийных удобрений на фоне постоянной концентрации Мп, наоборот, оказывало существенное влияние на накопление форм, связанных с органическим веществом

По разному влияли элементы минерального питания на формы соединений Мп, связанные с оксидами и гидроксидами железа извлекаемые различными экстрагентами ОД М раствором (МН4)2С204 (рН 6,3) и реактивом Тамма (щавелевокислый буфер с рН 3,2 - 3,3) Данные растворы отличаются очень широким разрывом значений рН и поэтому во всех случаях извлекали резко отличающиеся концентрации Мп Так применение возрастающих доз азотных, калийных и фосфорных удобрений на фоне постоянных концентраций Мп приводило к увеличению форм данного МЭ, связанных с оксидами и гидроксидами железа, извлекаемых ОД М раствором (*Ш4)2С204 (рН 6,3) При использовании в качестве экстрагента реактива Тамма данной формы Мп извлекалось меньше, особенно в случаях с применением азотных и калийных удобрений

Содержание кислоторастворимых форм Мп, извлекаемых из почвы 1н раствором соляной кислоты, с увеличением концентрации вносимого N увеличивалось в среднем в 1,2 - 1,4 раза Однако при увеличении рН почвенного раствора (уменьшении кислотности почвы) содержание данной формы Мп уменьшалось При применении фосфорных и калийных удобрений накопление кислоторастворимых форм носило иной характер Так, увеличивающиеся , концентрации, как фосфора, так и калия на фоне постоянной дозы Мп во всех вариантах опытов не оказывали влияние на содержание кислоторастворимых форм марганца, извлекаемых 1 н раствором НС1 И лишь та фоновых образцах почвы в случае применения фосфорных и калийных удобрений в постоянно возрастающих дозах содержание кислоторастворимых форм марганца уменьшалось

Таким образом, в условиях вегетационного опыта было установлено, что внесение различных доз ЭМП оказывает неодинаковое влияние на содержание форм соединений Мп в почве В условиях постоянного обогащения почвы Мп при одновременном увеличении азотного питания содержание обменных форм данного МЭ увеличивалось Легковоссганаваиваемые формы Мп при увеличении дозы любого элементаг-биофила, вносимого в почву, имели тенденцию к постоянному снижению Сульфитнорастворимые формы Мп при увеличении дозы любого элемента-биофила, вносимого в почву, имели тенденцию к накоплению Особенно возрастанию данных форм Мп способствовали повышенные концентрации Р Формы марганца, связанные с органическим веществом почвы, при увеличении концентрации ЭМП накашивались неравномерно При этом

повышенные концентрации N и К на фоне возрастающих концентраций Мп приводили к возрастанию форм Мп, связанных с органическим веществом почвы Возрастающие дозы азотных калийных и фосфорных удобрений на фоне постоянных концентраций Мп приводили к интенсивному накоплению форм данного МЭ, связанных с оксидами и гидроксидами железа и извлекаемых 0,2 М раствором (NHO2C2O4 (pH 63) Содержание кислотораствориадых форм Мп, извлекаемых из почвы 1 н раствором HCl с увеличением концентрации вносимого N возрастало

3.3 Формы соединений марганца в темно-каштановой среднесуглинистой нормальной почве в условиях би- и полиэлементного загрязнения марганцем и тяжелыми металлами

Как показали лабораторные вегетационные опыты в условиях загрязнения темно-каштановой среднесуглинистой почвы солями Мп и ТМ, как в би-, так и полиэлементном вариантах (комплексно), наблюдались два вида конкурентных взаимоотношений ионов 1) между различными химическими элементами, стремящимися взаимодействовать с одними и теми же реакционными центрами почвенных компонентов, 2) между различными типами реакционных центров, стремящихся взаимодействовать с одними и теми же ионами

Органическое вещество почвы имело различный отклик на связывание ионов Мп при обогащении почвы химическими элементами группы ТМ в различных условиях Наибольшую стабильность в связывании ионов ТМ органическое вещество почвы проявляло в отношении Cd и Сг Эти элементы проявляли наименьшее сродство с реакционным центрами органического вещества Высокой лабильностью обладали ионы Cu, Zn и РЬ Если в условиях моноэлементного загрязнения почвы наибольшим сродством с реакционными центрами органического вещества обладали ионы РЬ (при загрязнении почвы солями РЬ в условиях моноэлементного загрязнения в количестве 1 ПДК количество связанного с органическим веществом Мп уменьшалось на 40,7% в сравнении с фоном), то при биэлементном загрязнении (Мп - ТМ) особенно в условиях усиленного обогащения почвы Си на первое место выходили ионы Си. В условиях полюлемешного загрязнения почвы Мп и ТМ количества связанного с органическим веществом Мп увеличивалось Увеличение содержания связанного с органическим веществом Мп отмечалось как в контрольных образцах почвы (без дополнительного обогащения почвы Мп), так и в образцах почвы обогащенных смесью исследуемой фуппы ТМ и Мп одновременно Закономерности сродства исследуемой фуппы ТМ и Мп с реакционными центрами органического вещества темно-каштановой почвы в условиях moho-, би- и

ДозаМп, мг/кг ДозаТМ

1 ПДК ЗПДК 5ПДК

0 Ph>Zn>Mn>Cd>Cu>Cr Mn>Zn>Pb>Cu>Cd>Cr Mn>Zn>Cu>Pb>Cd>Cr

100 Pb>Zn>Mn>Cd>Cu>Cr Mn>Pb>Zn>Cu>Cd>Cr Mn>Zn>Pb>Cu>Cd>Cr

200 Zri>Pb>Mn>Cu>Cr>Cd Zn>PteMn>Cu>Cd>Cr Cu>Mn>Zn>Pb>Cr>Cd

300 Pb>Zn>Mn>Cu>Cr>Cd Pb>Zn>Mn>Cu>Cr>Cd Cu>Pb>Mn>Zn>Cr>Cd

Как показали результаты вегетационного опыта, из исследуемых ионов ТМ акшвными центрами ионного обмена больше всего поглощались ионы СИ Наименьшим сродством с реакционными центрами ионного обмена в почве в условиях моноэлементного загрязнения из исследуемых ионов обладали ионы Ст В условиях би- и полиэлеменгного загрязнения

вышеперечисленные закономерности в отношении конкурентного взаимоотношения с реакционными центрами ионного обмена почвы между Мп и ТМ кардинально изменялись, а наибольшее сродство с реакционными центрами ионного обмена почвы наблюдалось к ионам Cd и РЬ Закономерности сродства исследуемой группы ТМ и Мп с реакционными центрами ионного обмена в темно-каштановой почве в условиях moho-, би- и полиэлементного загрязнения можно

Доза Мп, мг/кг ДозаТМ

1ПДК зпдк 5ПДК

0 Cd>Cu>Zn>Pb>Cr > Мп Cd>Zn>Pb>Cu>Cr > Мп Cd>Zn>Pb>Cu >Mn>Cr

100 Cd>Pb>Cr>Mn>Cu>Zn C<t>Pb>Mri>Cr>Cii>Zn Cd>Pb>Mn>Cu>Cr>2n

200 Pb>Cd>Cr>Mn>Cu>Zn Pb>Cd>Mn>Cu>Cr>Zn Pb>Cd>Mn>Cü>Zn>Cr

300 Pb>Cd=Cu>Cr>Zn>Mn Pb>Cd>Cu>Cr>Zn>Mn Pb>Cd>C:ii>Zn>Mn>€r

Наибольшее сродство к реакционным центрам, участвующим в формировании кислоторастворимых форм ТМ в почве в условиях моноэлементного загрязнения отмечалось у ионов Сг и ¡5п В условиях биэлементного загрязнения почвы Мп и исследуемой группой ТМ ярко выражены конкурентные взаимоотношения с реакционными центрами почвы, отвечающими за формирование кислоторастворимых форм, между ионами Мп и ионами РЬ, Хп и СЛ. Наименьшим сродством с реакционными центрами участвующими в формировании кисяоторасгаоримых форм ТМ в исследуемом типе почвы, в условиях биэлементного загрязнения обладали ионы Си, а при высоком уровне загрязнения почвы Мп и ионы Сг В условиях полиэлементного загрязнения почвы исследуемой группой ТМ и Мп содержание кислоторастворимых форм Мп увеличивалось Резкое возрастание содержания данных форм соединений исследуемого МЭ отмечалось лишь до дозы Мп 200 мг/кг Возможно, доза Мп 200 мг/кг является оптимальной и служит характеристикой емкости поглощения ГОЖ исследуемой почвы по Мп (ЕКОм„) Закономерности сродства исследуемой группы ТМ и Мп с кислотными центрами минеральной матрицы в темно-каштановой почве в условиях моно-, би- и псшиэлементного загрязнения можно выразить в виде соответствующих

ДозаМп, мг/кг ДозаТМ

1ЦДК ЗПДК 5ПДК

0 Mn>Cr>Zn>C(l>Pb>Cu Mn>Zn>Cr>Pb>Cd>Cu Mn>Zn>Pb>Cr>Cd>Cu

100 Pb>Mn>Zn>Cr>Cu>Cd Zn>Mn>Pb>Cd>Cr>Cu Cd>Mn>Zn>Pb>Cr>Cu

200 Zn>Pb>Mn>Cr>Cd>Cu Zn>Mn>Cd>Pb>Cr>Cu Zn>Mn>Pb=Cd>Cr>Cu

300 Zn>Cd>Pb>Mn>Cu>Cr Zn>Cd>Mn>Pb>Cu>Cr Pb>Zn=Cd>Mn>Cu>Cr

Наибольшее сродство с реакционными центрами, участвующими в формировании сульфитнорастворимых форм ТМ почве, в условиях моноэлементного загрязнения почвы исследуемой группой ТМ отмечалось к ионам Сё и Сг Однако такая конкуренция между ионами не ярко выражена В условиях полиэлементного загрязнения почвы исследуемой группой ТМ и Мп содержание сульфитнорастворимых форм Мп увеличивалось Увеличение поступления в почву Сё и РЬ в динамике приводило к уменьшению накопления в ней сульфитнорастворимых форм Мп, а постоянное поступление в почву возрастающих доз Си, Сг и 7л, а также комплекса исследуемой группы ТМ приводило к резкому возрастанию содержания сульфитнорастворимых форм МЭ в ней Выявленные закономерности сродства исследуемой группы ТМ и Мп с активными центрами минеральной матрицы в темно-каштановой почве, участвующими в образовании

сульфитнорастворимых форм, в условиях moho-, би- и полиэлеменгного загрязнения можно

выразить в виде соответствующих лиотропных рядов

ДозаМп, мг/кг Доза ТМ

1ДДК ЗПДК 5ПДК

0 Cd>Ci=Zn>Pb>Cu>Mn Cd>Pb>Cu>Mn>Cr>Zn Cd>Cr=Mn>Cu>Pb>Zn

100 Cd>Cr>Zn>Cu>Pb>Mn Cd>Mn>Cu=Cr>Pb=Zn Cd>Pb>Mn>Cr>Cu>Zii

200 Cd>Mn>Pb>Cr>Cu>Zn Cd>Mn>Pb>Cr>Cu>Zn Pb>№>Cd>Cr>Cu>Zn

300 Cr>Cd>Pb=Cu>Mn>Zn Pb>Cd>Mn>Cu>Cr>Zn Pb>Mn>Cd>Cr>Cu>Zn

Влияние ТМ на содержание водорастворимых форм Мп в условиях moho-, би- и полиэлементного загрязнения неоднозначно и сильно зависит от сопутствующей нагрузки на почву исследуемого МЭ Увеличение поступления в почву Cd и РЬ в динамике приводило к уменьшению накопления в ней водорастворимых форм Мп А постоянное поступление в почву возрастающих доз Си, Сг и особенно Zn, а также комплекса исследуемой группы ТМ приводило к резкому возрастанию содержания водорастворимых форм МЭ в ней Выявленные закономерности сродства исследуемой группы ТМ и Мп с акшвными центрами минеральной матрицы в гемно-каштановой почве, участвующими в образовании водорастворимых форм, в условиях moho-, би- и полиэлементного

ДозаМп, мг/кг ДозаТМ

1ПДК ЗПДК 5ПДК

0 Mn>Pb>Cr>Cu>Cd>Zn Mn>Pb>Cd>Cr>Cu>Zn Mn>Pb>Cd>Cr>Cu>Zn

100 Mn>Pb>Cd>Cr>Cu>Zn Mn>Pb>Cd>Cr>Cu>Zn Pb>Cd>Mn>Cu>Cr>Zn

200 Mn>Pb>Cd>Cr>Cu>Zn Pb>Mn>Cd>Cu>Cr>Zn Pb>Cd>Mn>Cu>Cr>Zn

300 Mn>Pb>Cr>Cd>Cu>Zn Pb>Mn>Cd>Cu>Cr>Zn Pb>Mn>C(t>Cu>Cr>Zn

Вчияние ТМ на содержание форм соединений Мп, связанных с оксидами и гцдроксида железа (извлекаемых реактивом Тамма) в условиях moho-, би- и полиэлементного загрязнения неоднозначно и в общем, аналогично влиянию этих элементов на содержание водорастворимых форм. Однако это влияние оказывалось значительно мягче и сильно зависело от сопутствующей нагрузки на почву исследуемого МЭ Увеличение поступления в почву Cd и РЬ в динамике приводило к уменьшению накопления в ней форм соединений Мп, связанных с оксидами и гидроксидами Fe Постоянное поступление в почву возрастающих доз Сг и особенно Zn, а также комплекса исследуемой группы ТМ приводило к резкому возрастанию содержания данных форм исследуемого МЭ в ней Выявленные закономерности сродства исследуемой группы ТМ и Мп с активными центрами минеральной матрицы в темно-каштановой почве, участвующими в образовании форм, связанных с оксидами и гидроксидами Fe в условиях moho-, би- и

ДозаМп, мг/кг ДозаТМ

1ПДК ЗПДК 5ПДК

0 Pb=Cd>Cu>Mn>Zn>Cr Pb>Mn>Cu>Cd=Zn>Cr Pb>Mn>Cu>Zn>Cd>Cr

100 Cu>Mn>Pb=Cd>Cr>Zn Pb>Cd>Mn>Cu>Cr>Zn Pb>Cd>Mn>Cu>Cr>Zn

200 Cu=Cd>Cr>Zn>Mn>Pb Pb=Cd>Cu>Mn>Zn>Cr Pb>Cd>Mn>Cu>Zn>Cr

300 Cu>Cd=Pb>CraVIn>Zn Pb=Ca>Cu>Mn>Cr>Zn Pb>Cd>Mn=Cu>Zn>Cr

Влияние ТМ на содержание легковосстанавливаемых форм соединений Мп, изачекаемых реактивом Шахтшабедя, в условиях moho-, би- и полюлементного зафязнения почвы носило постоянный угнетающий характер, который определялся превде всего, нагрузкой на почву вида ТМ и его концентрацией В условиях моноэлементного загрязнения темно-каштановой феднесуглинистой почвы ТМ содержание лепсовоссганавливаемых форм соединений Мп зависело, прежде всего,, от элемента-токсиканта и в меньшей степени - от дозы внесения его в почву Закономерности сродства исследуемой группы ТМ и Мп с активными центрами минеральной матрицы в темно-каштановой почве, участвующими в образовании легковоссшшвливаемых форм Мп, в условиях moho-, би- и полиэлементного загрязнения можно выразить в виде соответствующих

ДозаМп, мг/кг ДозаТМ

1ЦДК ЗПДК 5ПДК

0 Cr>Cd>Pb=Cu>Zn=Mn Cr>Cd>Pb>Cu>Mn=Zn Cr>Pb>Cd>Zn=Cu>Mn

100 Cr>Pb=Cd>Cu=Zn>Mn Cr>Pb=Cd>Cu=Zn>Mn Cr>Pb=Cd>Zn>Cu>Mn

200 Cr>Cu>Zn>Pb>Cd>Mn Cr>Cu>Pb>Cd=Zn>Mn Cd>Pb>Cr>Cu>Zn>Mn

300 Cr>Cií>Zn>Pb¡>Cd>Mn Cr>Cu>Zn>Pb>Cd>Mn Cd>Pb>Ci>Cu>Zn>Mn

Таким образом, выявленные конкурентные взаимоотношения между дозами марганца и тяжелыми металлами должны учитываться в эколого-агрохимической практике возделывания ведущей сельскохозяйственной культуры на исследуемой почве

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ МАРГАНЦА НА ВЕЛИЧИНУ рН ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ОБОГАЩЕНИЯ ЕЕ ЭЛЕМЕНТАМИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ И ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Как показали лабораторные вегетационные опыты, применение всех форм минерального питания, а также искусственное загрязнение легкорасгеоримыми соединениями ТМ исследуемой почвы как при мою- так и полиэлеменгаом вариантах (комплексно) приводило к изменению рН почвенного раствора Показатель рН смещался в сторону низких величин, что говорит о подкислении почвы Особенно хорошо прослеживалось это в вариантах опыта с шмиэлементным загрязнением почвы Из исследуемой группы ТМ Сг в наибольшей степени подкислял почвенный раствор В меньшей степени на изменение кислагно-шелочного баланса почвы влияло внесение в почву РЬ В какой-то мере это можно объяснить тем, что Сг в качестве загрязнителя вносился в форме хорошо растворимой солянокислой соли, что в свою очередь не могло не отразиться на балансе протонов водорода в ППК исследуемой почвы При этом, как известно, Сг, как и Мп, являясь элементом с переменной степенью окисления, способен оказывать влияние на состояние среды и, ,в частности, на ее окислительно-восстановительный потенциал (причем в довольно короткие сроки), сдвигая рН в сторону низких величин

ГЛАВА 5. ТРАНСФОРМАЦИЯ ФОРМ СОЕДИНЕНИЙ МАРГАНЦА В СИСТЕМЕ «ПОЧВА - РАСТЕНИЕ»

Как показали исследования, при дозе Мп от 50 до 8000 мг/кг всхожесть семян составила 100%. при дозе 10 000 мг/кг - уже 60% а при дозе 13 300 мг/кг - 20% Растения развивались

нормально и признаков угнетения не проявлялось при дозах внесения Мп от 50 до 300 мг/кг При дозах Мп от 400 до 600 мг/кг на 18 сутки после появления всходов начиналось листопожеятение При дозах Мп от 1000 до 2000 мг/кг на 14 сутки на листьях появлялись крупные красные пятна При дозах же Мп от 4000 до 8000 мг/кг на 12 - 13 сутки после появления всходов наблюдалось отмирание растений Этот процесс при дозах Мп 10 000 мг/кг начинался уже на 8 сутки, а при дозе 13 300 мг/кг -на 2-3 сутки

В вегетационном опыте выявлено, что биомасса проростков яровой пшеницы снизилась уже при дозе Мп 300 мг/кг При дозе исследуемого МЭ 2000 мг/кг урожай сухого вещества уменьшился на 63%, а при дозе 10 000 мг/кг - на 96% по сравнению с контролем

Поступление Мп в растения нарастало с повышением концентрации МЭ в почве Концентрация Мп в надземной част растений при дозе его в почве 2000 мг/кг увеличивалась в 16 раз, а при дозе 10 000 мг/кг - в 100 раз по сравнению с контролем

Полученные результаты подтверждают результаты экспериментов других авторов по выявлению барьеров на пути поступления химических элементов в оастения из почвы Одним из таких барьеров является корневая система. Мп, прежде всего, аккумулируется в корнях По результатам вегетационного опыта установлено, что содержание исследуемого МЭ в корнях в 2 - 6,3 раза выше, чем в над земной части растений

Как показали результаты вегетационного опыта, применение всех форм минерального питания, как в индивидуальных вариантах, так и в вариантах с одновременным обогащением почвы Мп в форме хорошо растворимой соли оказывало ощутимое влияние на урожай биомассы растений В диапазоне изученных концентраций Мп оказывал как стимулирующее, так и угнетающее действие на урожай биомассы проростков яровой пшеницы Стимулирующее действие, проявляющееся в увеличении урожая биомассы, наиболее отчетливо наблюдалось в случаях совместною применения азотных удобрений и возрастающих доз Мп

При внесении соли Мп в почву на фоновых образцах (почва без ЭМП) положительный эффект наблюдался при дозах МЭ в почве до 300 мг/кг При этом урожай биомассы (в пересчете на сухую массу) увеличивался на 57,7, 30,9 и 24,2% при дозе внесенного Мп в почву 100, 200 и 300 мг/кг соответственно Таким образом, доза внесения Мп 100 мг/кг являлась оптимальной, а 300 мг/кг

- предельной

Значительное стимулирующее действие Мп отмечалось в случаях применения азотных удобрений Максимальный урожай биомассы проростков пшеницы был получен в варианте комплексного использования азотных удобрений (N0,45) и Мп (доза 200 мг/кг) Урожай биомассы увеличивался на 107,4% по отношению к урожаю, полученному в контрольном варианте (почва без Мп и NPK) и на 67% по отношению к урожаю, полученному в контрольном варианте агрофона (с NPK, но без Мп) Азотные удобрения существенно расширяли границы положительного эффекта Мп на урожай биомассы Уровень предельной дозы Мп в почве смещался с 300 мг/кг до 800 мг/кг а оптимальной дозой являлась доза Мп в почве - 300 мг/кг

С повышением доз вносимых ЭМП угнетающее действие Мп возрастало Токсическое действие в раду ЭМП выглядело следующим образом Р > К > N

Накопление Мп как в надземных, так и в подземных органах сильно зависело от сопутствующей нагрузки на почву ЭМП. В условиях вегетационного опыта были отмечены следующие закономерности

- внесение повышенных концентраций азотных удобрений приводило к возрастанию содержания марганца, как в надземной части проростков, так и в корнях,

- внесение фосфорных удобрений, приводило к повышению содержания Мп в корнях но, в общем, к уменьшению содержания его в надземной части проростков,

- внесение в почву калийных удобрений приводило к уменьшению накопления Мп в корнях, но при этом в надземных органах существенного изменения в содержании МЭ не отмечалось

Внесение в почву Мп в дозах, превышающих 300 мг/кг в условиях параллельного обогащения почвы ЭМП, приводало к резкому возрастанию содержания исследуемого МЭ в надземных органах Одновременно отмечался и резкий рост содержания в почве подвижных форм соединений Мп, особенно обменных, извлекаемых ацегатно-аммонийным буферным раствором с рН4,8(Ш4Ас,рН4,8)

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что нарастание концентрации Мп как в надземных, так и в подземных органах проростков пшеницы в условиях постоянного обогащения почвы исследуемым МЭ тесно связано с изменением рН почвенного раствора за счет обогащения почвы ЭМП и, как следствие, увеличением содержания подвижных форм элемента

В вегетационном опыте было установлено, что ЭМП при одновременном увеличении нагрузки на почву Мп существенно влияли на величину К„ подвижных форм исследуемого МЭ в проростках яровой пшеницы Во всех вариантах прослеживалась следующая закономерность К„ обменных форм Мп в условиях обогащения им почвы изменялся в сторону увеличения до величины оптимальной дозы МЭ, а затем стремительно падал Количество водорастворимых и кислоторастворимых форм Мп, перешедших из почвы в растения, имело нестабильный характер

Исходя из представлений Д А Сабинина (1955) об акропетальном и базипегальном характере распределения химических элементов в растениях, можно заключить, что Мп в проростках накапливался по акропетальному типу Превышение содержания металла в корнях, по сравнению с надземной частью, составляло 3,47 - 11,8 раза Это еще раз подтверждает тот факт, что корень является барьером для МЭ при повышенных концентрациях как в условиях индивидуального обогащения им почвы, так и в условиях интенсивного минерального питания

Относительная токсичность темно-каштановой почвы возрастала с внесением Мп в дозе 200 мг/кг и более Абсолютная же токсичность данной почвы изменялась в зависимости от сопутствующей нагрузки ЭМП, при этом калий и особенно азот понижали абсолютную токсичность почвы, а фосфор повышал (табл 2)

Таблица 2. Значения коэффициента токсичности (Кт) в условиях вегетационного опыта

Дозы №К, г/кг Контроль Доза Мп, мг/кг

100 200 300 400 800

Фон - -0,557 -0,282 -0,152 0,028 0,024

Мо15Ро,1Ко,,(№К-фон) -0,374 -0,602 -0,296 -0,075 -0,035 0,021

N0.3P0.1K0., -0,384 -0,595 -0,649 -0,190 -0,161 -0,008

N0.45P0.1K0.! -1,474 -1,353 -0,779 -0,223 -0,133 -0,012

N0.6 Ро.)Ко.1 -0,743 -0 898 -0,703 -0,080 -0,052 0

РодКолН) 15 -0,04 -0,290 -0,191 -0,020 0,089 0,078

Р03К0 ¡N0 15 -0,238 -0347 -0,239 -0,005 0,005 0,085

РоДо 1Н115 -0,306 -0,228 -0,150 0,019 0,077 0,092

Ко^олгРо) -0,347 -0,597 -0,396 -0164 -0,09 -0,002

Коз^Ро., -0,825 -0,456 -0,361 -0,111 -0,063 0

-0,253 -0,261 -0,305 -0,149 -0,016 0,021

Расчет Кт темно-каштановой почвы по Мп в отношении проростков яровой пшеницы в условиях проведенного вегетационного опыта показал, что ш фитотоксичность почвы влияло не только содержание подвижных форм исследуемого МЭ, сопутствующее содержание ЭМП, рН, но и особенности произрастающих на данной почве растений Постоянное обогащение почвы Мп при одновременном увеличении азотного питания приводило к увеличению содержания обменной формы данного МЭ при одновременном подкислении почвы В результате было сделано предположение о повышении токсичносш такой почвы для произрастающих на ней растений Однако результаты опьгга показали, что азотные удобрения в отношении проростков яровой пшеницы понижали фитотоксичность темно-каштановой почвы по Мп Наоборот, при внесении фосфорных удобрений и одновременном создании нагрузки на почву Мп в форме водорастворимой соли фитотоксичный эффект МЭ проявлялся при более низкой дозе (200 мг/кг) Данное явление положительно коррелирует с мнением многих исследователей (ЮВ Алексеев (1987), А Кабата-Пендиас, X Пендиас (1989), В Б Ильин (1991), НП Битюцкий (1999)) и может быть объяснено наличием защитных механизмов неспецифической природы, эффективно работающих в условиях высоких концентраций химических веществ в субстрате

Как показали результаты фенологических наблюдений, всхожесть семян во всех вариантах вегетационного опьгга в условиях би- и полиэлементного загрязнения темно-каштановой почвы ТМ (Си. 2п, Сё, Сг и Сг) в дозах 1 - 5 ПДК и Мп в дозах 100 - 300 мг/кг составила 100% Однако, но времени появления всходов было отмечено, что обогащение почвы Си, Сг особенно в вариантах с одновременным в несением в почву Мп в дозах 200 и 300 мг/кг приводило к задержке появления всходов в среднем на 1 - 2 сутки А обогащение почвы комплексом ТМ на фоне различных концентраций марганца приводило к значительной задержке появления входов

Кроме того, в варианте опыта Си, Ъх РЬ, Се! Сг- 5 ПДК (без дополнительного внесения Мп) на 6 сутки после появления всходов наблюдалась гибель всех всходов во всех 4-х повторностях В вариантах опытов Си, 2п, РЪ, Сё, Сг -1 ПДК + Мп и Си Ъ% РЬ, Сё. Сг - 3 ПДК + Мп через 14 дней после появления всходов из них оставались жизнеспособными 73 - 75%, а в варианте Си, Хп, РЬ, Со. Сг - 5 ПДК+Мп через 10 дней после появления всходов - не более 30%

Поражающее действие ТМ проявлялось в виде хлороза листьев, который сопровождался пожелтением, побурением или покраснением листьев с дальнейшим их иссыханием

Внесение в почву повышенных доз исследуемой группы ТМ (1-5 ПДК) как в условиях моноэлементного загрязнения, так и при одновременном обогащении иочвы Мп в дозах 100 - 300 мг/кг было токсичным доя исследуемой культуры и приводило к снижению урожая биомассы проростков яровой пшеницы

Поступление Мп, а также исследуемой группы ТМ, в проростки яровой пшеницы зависело от сопутствующей нагрузки на почву вида ТМ и дозы внесения Увеличение доз внесения ТМ приводило к увеличению накопления данных элементов в проростках яровой пшеницы Следует отметить, что из исследуемых ТМ в большей степени проростки яровой пшеницы накапливали Сё, являясь концентраторами данного элемента.

Количественным показателем уровня аномальности содержания ТМ в почве является коэффициент токсичности (Кт) (НП Битюцкий (1999)). в основу определения которого положены урожай биомассы и концентрация металла в растениях В условиях вегетационного опыта при моноэлементном загрязнении почвы ТМ было установлено, что с увеличением дозы внесения в почву Сё и КтМп повышается, а с увеличением доз внесения Си, РЬ и Сг - понижается При этом оценивая токсичность каждого ТМ в отдельности, прослеживается иная закономерность

Наибольшей токсичностью в условиях моноэлементного загрязнения обладала Си, а наименьшей -Zn При этом ряд исследуемой группы ТМ по степени убывания Кт имел вид Cu > Cr > Pb > Cd > Zn Одним из показателей степени накопления элементов растениями является коэффициент биологического поглощения (КБП), который характеризует распределение элемента между живым веществом и абиотической средой В условиях вегетационного опыта выявлено, что при увеличении вносимых в почву доз Мп от 100 до 300 мг/кг как в условиях moho-, так и биэлементного загрязнения почвы исследуемой группой ТМ значения КБП надземной части проростков яровой пшеницы увеличиваются Аналогичные закономерности влияния различных доз Мп на КБП выявлены и в отношении корневой системы проростков

Согласно рядам биологического поглощения элементов А И Перельмана (1979), Мп является элементом слабого накопления и среднего захвата Однако, как свидетельствуют результаты вегетационных опытов, обогащение почвы Мп как в условиях моноэлемешного, так и в условиях биэлементного загрязнения (ТМ - Мп) переводит его в разряд элементов сильного накопления При этом Мп переходит из группы захватывающихся в группу накапливающихся А в случаях сильного загрязнения почвы Zn (Zn 5 ПДК+Мп 300 мг/кг) - в разряд элементов энергичного накопления

Было установлено, что биодоступносгь Мп для проростков яровой пшеницы зависела как от дозы вносимого в почву МЭ, так и от сопутствующего загрязнения почвы ТМ Внесение в почву возрастающих доз Мп, как в фоновых образцах почвы, так и в условиях би- и потиэлементного загрязнения, приводили к понижению биодосгупносги МЭ для проростков яровой пшеницы Однако исследуемые ТМ в условиях би- и особенно полиэлементного обогащения ими почвы (Мп - ТМ) на фоне постоянных доз Мп оказывали различное влияние на биодоступносгь исследуемого МЭ Так во всех вариантах вегетационных опытов биодоступносгь Мп для проростков значительно повышалась при полиэлемешном загрязнении почвы ТМ

В условиях биэлементного загрязнения почвы одним из исследуемых ТМ и Мп на фоне постоянных доз Мп отмечалось, хоть и в незначительной степени, но повышение биодосгупносги исследуемого МЭ для проростков яровой пшеницы во всех вариантах опытов Исследуемые ТМ по силе повышения биодосгупносги Мп можно расположить в следующий убывающий ряд Cr>Zn>Cu>Cd>Pb

При этом Сг значительно повышал биодоступность Мп для проростков лишь в условиях параллельного обогащения почвы Мп в дозах 100 (на 8,4,12,0 и 10,1%) и 200 (на 4,7,5,7 и 4,9%) мг/кг (в зависимости от дозы внесения Cr 1,3 и 5 ПДК) При дальнейшем увеличении нагрузки на почву Мп (300 мг/кг) биодоступность данного МЭ для проростков не превышала фонового показателя Действие Zn в повышении биодосгупносги Мп для проростков было аналогичным действию Cr Си, РЬ и Cd повышали биодоступность Мп лишь при обогащении почвы ими в высоких концентрациях (3 и 5 ПДК) и при дозе Мп в почве 100 мг/кг, а для Си и при дозе Мп 200 мг/кг Во всех остальных вариантах вегетационного опыта Cd и особенно РЬ понижали биодоступносгь Мп доя проростков яровой пшеницы

Для решения практических задач сельского хозяйства и охраны природы принято выражать соотношение основных форм загрязнителей в виде коэффициентов, одним из которых является фактор биологической доступности Расчет фактора биологической доступности (BF) Мп показал, как изменяется количество подвижных форм соединений данного МЭ в почве и какое их количество может быть поглощено растением в условиях загрязнения почвы ТМ

Значения факторов биологической доступности кислоторастворимой, обменной и водорастворимой форм Мп зависели от двух факторов 1) характера биэлементного загрязнения

почвы, 2) дозы вносимых полюгантов Показатели биологической доступности подвижных форм соединений Мп в почве при моно- и биэлементном загрязнении в условиях Cr-Мп и Cu-Mn с увеличением вносимой дозы как ТМ, так и Мп увеличивались Аналогичная закономерность прослеживалась и в вариантах опытов лолиэчементного загрязнения почвы всей исследуемой группой ТМ на фоне возрастающих доз Мп В вариантах опытов в условиях биэлеметного загрязнения почвы Zn-Mn, Cd-Mn, Pb-Mn показатели BF обменных форм соединений Мп с увеличением вносимой дозы как ТМ, так и Мп увеличивались Показатели BF для водорастворимых форм в случаях Cd-Mn и Pb-Мп снижались, а в случае Zn-Mn - увеличивались Доступность кислоторастворимой формы Мп в случаях Pb-Мп и Zn-Mn имела нестабильный характер, те в условиях вегетационного опыта то возрастала, то снижалась

Как при moho-, так и при биэлементном загрязнении почвы исследуемой группой ТМ и Мп количество водорастворимой, кислоторастворимой и обменной форм Мп, перешедших из почвы в растения, имело нестабильный характер И лишь в условиях полиэлементого обогащения почвы ТМ и Мп отмечалась устойчивая закономерность К„ всех форм Мп в условиях обогащения ими почвы изменялся в сторону увеличения Однако, во всех вариантах опыта при би- и полиэлементном обогащении почвы исследуемой группой ТМ (Zn, Pb, Cu, Cd, Ст) и Мп изучаемые экстрагенты по величине К„ марганца, а следовательно, по степени доступности его форм растениям, образуют убывающий ряд NH¡Ac, рН 4,8 > Н20 > 1 н НС1

Установлены положительные корреляционные зависимости между вносимой дозой ТМ, Мп концентрацией их подвижных форм в почве и содержанием Мп в биомассе проростков пшеницы Корреляция между содержанием исследуемого МЭ в биомассе проростков и концентрацией ею подвижных форм в почве в условиях полиэлементного загрязнения была высокой Эту закономерность можно показать на примере обменных форм (табл 3)

Таблица 3. Корреляционная зависимость между содержанием марганца в биомассе проростков и обменными формами его соединений в почве в условиях

ТМ,доза Контроль ДозаМп, мг/кг

100 200 300

1 2 3 4 5

РЬ 1-5 , - 0,341 0,259 0,488 0,999

1 0995

3 0,932

5 0,975

Cd 1-5 -0,948 | 0,017 | 0,018 | 0,968

1 0,997

3 0,976

5 0,971

Ст 1-5 0,621 | 0,591 | 0,808 | 0,402

1 0,958

3 0,970

5 0,897

Подписано в печать 02 10 07 Формат 60x84 1/16 Бумага ксероксная Печать офсетная Заказ 28 1п л Тираж 120 экз

Отпечатано в полиграфическом салоне «Полиграф-Сервис» 071400 г Семей, ул Интернациональная, 23

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Королёв, Александр Николаевич

Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Химическая природа марганца и его биологическое значение

1.2 Формы соединений марганца в почвах

1.3 Факторы, влияющие на миграцию форм соединений Мп в почвах

1.4 Компартментация и конкурентные взаимоотношения между 34 ионами Мп и других химических элементов с активными центрами ПММ

1.5 Формы соединений Мп в растениях и его физиологическая роль

1.6 Факторы, влияющие на поступление Мп в растения: синергизм и антагонизм

1.7 Источники поступления марганца и тяжелых металлов в 45 окружающую среду

Глава 2 Материалы и методы исследования

Глава 3 Формы соединений марганца в темно-каштановой 58 нормальной среднесуглинистой почве в условиях моно- и полиэлементного загрязнения марганцем и тяжелыми металлами

3.1 Формы соединений марганца в среднесуглинистой нормальной 58 темно-каштановой почве в условиях моноэлементного загрязнения марганцем

3.2 Формы соединений марганца в среднесуглинистой нормальной 61 темно-каштановой почве в условиях обогащения почвы элементами минерального питания

3.3 Формы соединений марганца в среднесуглинистой нормальной 71 темно-каштановой почве в условиях би- и полиэлементного загрязнения марганцем и тяжелыми металлами

Глава 4 Влияние различных концентраций Мп на рН почвы в 111 условиях обогащения ее элементами минерального питания и тяжелыми металлами

Глава 5 Трансформация форм соединений Мп в системе «почва - 118 растение»

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Формы соединений марганца в почвах при моно- и полиэлементном загрязнении тяжелыми металлами"

Актуальность темы.

Марганец не только необходим для нормальной жизни растений, но и причастен к созданию условий их почвенного питания, что до сих пор делает его объектом исследований по агрохимии, экологии, почвоведению и биогеохимии. Элемент характеризуется высоким значением окислительно-восстановительного потенциала, в результате чего он играет специфическую роль в поддержании в клетках растений необходимых окислительно-восстановительных условий. Он входит в состав многих ферментов, хлорофилла, активизирует их образование. Марганец принимает активное участие в процессах фотосинтеза, дыхания, в азотном, ауксиповом и нуклеиновом обменах. Активность марганца в различных физиологических и биохимических процессах определяется не только его количеством в растении, но и его соотношением с другими химическими элементами в том числе тяжелыми металлами (ТМ). В диапазоне действующих концентраций, т.е. диапазоне между максимальными концентрациями, еще не вызывающими снижения урожая и минимальными концентрациями, приводящими к гибели растений, комплексы техногенных микроэлементов (ТМЭ) воздействуют как правило, иначе чем отдельные элементы. В настоящее время не накоплено достаточных данных о взаимном влиянии различных химических элементов при их совместном попадании в почву, а в Республике Казахстан такие данные отсутствуют вообще.

Исследуемая территория не подвержена широкомасштабному техногенному загрязнению, однако, она расположена на границе крупных промышленных комплексов Восточно-Казахстанской области, где сосредоточены горно-металлургические, горнодобывающие, горноперерабатывающие, энергетические, химические и другие отрасли промышленности. Все они расположены в зоне наиболее густой речной сети и выбрасывают огромное количество выбросов в атмосферу, в том числе и тяжелых металлов (ТМ).

Такое соседнее расположение исследуемого нами региона означает, что все загрязняющие вещества с газообразными, жидкими и твердыми отходами от промышленных предприятий Восточного Казахстана (признанная зона экологического бедствия) неизбежно рано или поздно нанесут экологический ущерб и Семипалатинскому Прииртышью.

В этой связи, знания о содержании марганца в фоновых почвах, его транслокация в системе «почва-растение» в условиях моно- и полиэлементного загрязнения химическими элементами, конкурентные взаимоотношения с рядом химических элементов группы ТМ за реакционные центры, участвующими в формировании форм соединений исследуемого элемента весьма важны и актуальны. Эти исследования позволят оценить природную эколого-геохимическую ситуацию региона по марганцу в условиях применения ЭМП и загрязнения почв региона ТМ.

Цель исследования.

Изучить содержание форм соединений марганца в темно-каштановой нормальной среднесуглипистой почве в условиях моно-, би- и полиэлементного загрязнения тяжелыми металлами (Pb, Zn, Си, Cd, Сг) и трансформацию его соединений в системе «почва - проростки пшеницы».

Задачи исследования:

1. Оценить валовое содержание, концентрации форм соединений марганца в фоновой темно-каштановой нормальной среднесуглипистой почве сухостепной зоны Восточного Казахстана.

2. Изучить валовое содержания и концентрации форм соединений марганца в условиях моноэлементного загрязнения фоновой почвы.

3. Исследовать влияние различных доз Мп на фоне неодинакового содержания элементов минерального питания (NPK) на содержание форм соединений данного МЭ в исследуемой почве, рН почвенного раствора и на его поведение в системе «ночва - проростки пшеницы».

4. Изучить влияние различных концентраций ТМ (Pb, Zn, Си, Cd, Сг) на содержание форм соединений марганца в почве, рН почвенного раствора, его трансформацию в системе «почва - проростки пшеницы» и влияние на биопродуктивность проростков в условиях моно-, би- и полиэлементного загрязнения исследуемой почвы.

5. Исследовать закономерности конкурентных отношений между ТМ (РЬ, Zn, Си, Cd, Сг) и марганцем с реакционными центрами почвы, участвующими в формировании различных форм соединений исследуемого МЭ.

6. Исследовать процессы синергизма и антагонизма между ТМ (Pb, Zn, Си, Cd, Сг) и марганцем.

Научная новизна работы. Впервые для темно-каштановых нормальных среднесуглинистых почв сухостепной зоны установлены закономерности конкурентных взаимоотношений между марганцем и ТМ с реакционными центрами почвы, участвующими в формировании форм соединений исследуемого МЭ. Доказано негативное влияние повышенных доз ТМ и марганца в условиях би- и полиэлементного загрязнения почвы на биопродуктивность проростков яровой пшеницы. Предложен расчет коэффициента токсичности в качестве диагностического показателя фитотоксичности марганца в условиях моноэлементного загрязнения почвы. Выявлены закономерности транслокации марганца и ТМ в проростки яровой пшеницы в услвоиях би- и полиэлементного загрязнения ими почвы. Впервые для темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почвы Восточного Казахстана установлены оптимальные условия возделывания яровой пшеницы сорта «Саратовская-29».

Теоретическая и практическая значимость. Сведения о содержании, накоплении и распределении марганца в почве, а также его трансформации в системе «почва-растение» в условиях моно- и полиэлементного загрязнения являются ценными как с теоретической, так и с практической точки зрения.

Данные о содержании подвижных форм марганца в темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почвы сухостепной зоны Восточного Казахстана могут быть использованы при планировании урожайности сельскохозяйственных культур, а также планировании мер по рекультивации загрязненных земель.

Установленные ориентировочные концентрации растворимых форм соединений марганца, приводящие к фитотоксическому воздействию и избыточному накоплению металла сельскохозяйственными культурами, могут быть использованы при диагностировании загрязнения сельскохозяйственных угодий, нормировании содержания этого металла в почве и для объективной оценки качества растениеводческой продукции, произведенной на территории Семипалатинского Прииртышья.

Результаты диссертационной работы имеют значение для решения вопросов выявления путей миграции, аккумуляции и трансформации марганца в почве и системе «почва-растение» в условиях полиэлементного загрязнения ТМ. Установленные исследованиями закономерности важны для более глубокого понимания механизмов конкурентных взаимоотношений различных химических элементов с различными активными центрами почвы, участвующими в формировании форм соединений марганца, а также понимания воздействия внешних факторов, которые управляют поглощением ТМ растениями при различных условиях.

Результаты научных исследований внедрены в учебном процессе Семипалатинского государственного педагогического института и включены в курсы лекций по дисциплинам «Агрохимия», «Биогеохимия», «Химическая экология», «Экотоксикология», «Мониторинг окружающей среды» для студентов, обучающихся по специальностям 050640 «Экология», 050113 «Биология», 050112 «Химия».

Перечень основных положений выносимых на защиту: 1. Содержание форм соединений марганца в почве и их соотношения находятся в зависимости от дозы его внесения, а также обогащения почвы элементами минерального питания и тяжелыми металлами.

2. Между марганцем и тяжелыми металлами в условиях би- и полиэлементного загрязнения почвы формируются два вида конкурентных взаимоотношений с различными активными центрами почвенной органо-минеральной матрицы.

3. Различные дозы внесенного в почву марганца приводят к ее подкислению, которое усиливается под воздействием элементов-биофилов и тяжелых металлов.

4. Транслокация марганца в системе «почва - проростки яровой пшеницы» нарастает с повышением концентрации элемента в почве и зависит от сопутствующей нагрузки элементов минерального питания и тяжелых металлов.

5. Между марганцем, элементами минерального питания и тяжелыми металлами при их совместном внесении в почву проявляются как синергические, так и антагонистические взаимоотношения.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на 5-ой Международной биогеохимической школе «Актуальные проблемы биогеохимии» (Семипалатинск, 2005), а также доложены на IV Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2006), на Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки в исследованиях молодых ученых» (Астана,

2006), на Международной научно-практической конференции «Биогеохимия элементов и соединений токсикантов в субстратной и пищевой цепях агро- и аквальных систем» (Тюмень, 2007), на 2-ой Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях» (Павлодар,

2007), на 2-ой и 3-ей научно-практических конференциях ППС Семипалатинского государственного педагогического института (Семипалатинск, 2006, 2007).

Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 8 работ в журналах и в сборниках материалов конференций, совещаний, симпозиумов и школ.

Объем и структура работы. Диссертация представляет собой рукопись объемом 196 страниц, состоящую из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, приложений, включает 44 таблицы, 13 рисунков. В списке литературы 197 источников, в том числе 29 зарубежных.

Личный вклад. Диссертация - результат обобщения материалов, полученных лично автором при выполнении запланированной научно-исследовательской работы при кафедре экологии и географии Семипалатинского государственного педагогического института.

Благодарности. Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность своему учителю и научному руководителю доктору биологических наук, профессору Михаилу Семеновичу Панину.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Королёв, Александр Николаевич

выводы

1. Внесение возрастающих доз Мп способствует значительному накоплению всех форм соединений данного элемента в темно-каштановой среднесуглинистой почве, При этом доля различных форм соединений марганца от валового содержания в почве зависит от дозы вносимого в нее МЭ. В темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почве марганец в большей степени содержится в виде легковосстанавливаемых форм (15,7%). Обогащение почвы Мп в виде легкорастворимой соли приводит к уменьшению доли элемента в виде одних форм и к увеличению в виде других форм. При этом в большей степени увеличиваются доли сульфитнорастворимых, обменных форм и форм соединений элемента, связанных с оксидами и гидроксидами железа. Доли водорастворимых форм марганца и форм, связанных с органическим веществом почвы, практически всегда остаются минимальными.

2. Внесение различных доз ЭМП оказывает неодинаковое влияние на содержание форм соединений Мп в почве. В условиях постоянного обогащения почвы Мп при одновременном увеличении азотного питания содержание обменных форм данного МЭ увеличивается. Легковосстанавливаемые формы Мп при увеличении дозы любого элемента-биофила, вносимого в почву, имеют тенденцию к постоянному снижению. Сульфитнорастворимые формы марганца и формы, связанные с оксидами и гидроксидами железа и извлекаемые 0,2 М раствором (NH4)2C204 (рН 6,3), при увеличении дозы любого элемента-биофила, вносимого в почву, имеют тенденцию к накоплению. Особенно к возрастанию сульфитнорастворимых форм Мп способствуют повышенные концентрации Р. Формы соединений марганца, связанные с органическим веществом почвы, при увеличении концентрации ЭМП накапливаются неравномерно. Повышенные концентрации азота и калия на фоне возрастающих концентраций Мп приводят к возрастанию форм Мп, связанных с органическим веществом почвы. Содержание кислоторастворимых форм Мп, извлекаемых из почвы 1н. раствором соляной кислоты, с увеличением концентрации вносимого азота возрастает. Увеличивающиеся концентрации как фосфора, так и калия на фоне постоянной дозы Мп не оказывают влияния на содеражние кислотрастворимых форм элемента.

В условиях загрязнения темно-каштановой среднесуглинистой почвы солями Мп и ТМ как в би-, так и полиэлементном вариантах (комплексно), наблюдаются два вида конкурентных взаимоотношений ионов: 1) между различными химическими элементами, стремящимися взаимодействовать с одними и теми же реакционными центрами почвенных компонентов; 2) между различными типами реакционных центров, стремящихся взаимодействовать с одними и теми же ионами. Наименьшим сродством с реакционными центрами органического вещества почвы обладают ионы Сг. Увеличение поступления в почву Cd и РЬ приводит к уменьшению накопления в ней водорастворимых и сульфитнорастворимых форм Мп и форм соединений Мп, связанных с оксидами и гидроксидами Fe, а в условиях би- и полиэлементного загрязнения данные ТМ проявляют наибольшее сродство и с реакционными центрами ионного обмена почвы. Наименьшим сродством с реакционными центрами, участвующими в формировании кислоторастворимых форм ТМ в исследуемом типе почвы, в условиях биэлементного загрязнения обладают ионы Си, а при высоком уровне загрязнения почвы Мп - и ионы Сг. Постоянное обогащение почвы Си, Сг и Zn, а также комплексом исследуемой группы ТМ приводит к резкому возрастанию содержания сульфитнорастворимых и водорастворимых форм марганца в ней.

Внесение возрастающих доз Мп в темно-каштановую среднесуглинистую почву приводит к ее подкислению. Подкисление усиливается в условиях обогащения почвы элементами минерального питания, а также загрязнения легкорастворимыми соединениями ТМ как в моно-, так и полиэлементном вариантах. ф 162

5. Применение всех форм минерального питания на темно-каштановой среднесуглинистой почве оказывает ощутимое влияние на урожай биомассы проростков яровой пшеницы сорта «Саратовская-29». Мп оказывает как стимулирующее, так и угнетающее действие на урожай биомассы растений. Оптимальной дозой внесения Мп в почву является доза 100 мг/кг. Оптимальными условиями для проростков яровой пшеницы сорта «Саратовская - 29» на темно-каштановой среднесуглинистой почве является Ш доза Мп 200 мг/кг при условии полного минерального питания N0,45Po,iKo,i

6. Поступление Мп в растения нарастает с повышением концентрации элемента в почве. Накопление Мп как в надземных, так и в подземных органах сильно зависит от сопутствующей нагрузки на почву ЭМП и ТМ. При этом, коэффициент накопления (Кн) Мп в проростках яровой пшеницы может быть использован как величина, характеризующая степень угнетенности растений данного вида, произрастающих на конкретном типе почвы в условиях моноэлементного загрязнения.

• 7. С повышением доз вносимых ЭМП угнетающее действие Мп возрастает.

Токсичное действие Мп в условиях параллельного применения ЭМП убывает в ряду: Р > К > N. При этом коэффициент токсичности (Кт) Мп в темно-каштановой почве в условиях загрязнения повышенными концентрациями элемента на фоне различного содержания ЭМП является величиной, позволяющей судить о фитотоксичности элемента с большей достоверностью, чем данные о содержании суммы подвижных форм данного I МЭ в почве и величина рН почвенного раствора.

8. Значения факторов биологической доступности кислоторастворимой, обменной и водорастворимой форм соединений Мп в условиях загрязнения почвы ТМ и марганцем зависит от двух факторов: 1) характера биэлементного загрязнения почвы; 2) дозы вносимых полютантов. В условиях би- и полиэлементного обогащения почвы ТМ и Мп исследуемые формы по величине Кн марганца, а следовательно, по степени доступности их растениям, образуют убывающий ряд: NH4Ac, рН 4,8 > Н20 > 1 н. НС1.

Исследуемые ТМ по силе повышения биодоступности Мп можно расположить в следующий убывающий ряд: Cr>Zn>Cu>Cd>Pb. Наибольшей токсичностью в отношении проростков яровой пшеницы в условиях моноэлементного загрязнения обладает Си, а наименьшей - Zn. При этом ряд исследуемой группы ТМ по степени убывания Кх имеет вид: Си > Сг > Pb > Cd > Zn.

9. Токсическое действие высоких концентраций исследуемой группы ТМ (Pb, Cd, Cr, Zn, Си) и Мп на проростки пшеницы проявляется в нарушении поступления и распределения данных элементов в вегетативных органах. Характер взаимодействия ТМ и Мп изменяется в зависимости от вносимых концентраций и носит однозначный характер только при их определенных соотношениях в почве.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Полученные закономерности поступления и перераспределения марганца в темно-каштановой среднесуглинистой почве при различном уровне загрязнения тяжелыми металлами позволяют прогнозировать их накопление в почве и сельскохозяйственных культурах и должны быть использованы в практике эколого-агрохимических исследований почв, подвергшихся воздействию техногенных выбросов.

2. Установленные оптимальные условия для проростков яровой пшеницы сорта Саратовская-29 на темно-каштановой почве сухостепной зоны Восточного Казахстана должны быть использованы в агрохимической практике региона.

3. Выявленные закономерности изменения кислотно-основных условий в почве при различных системах удобрений в условиях ее обогащения марганцем и тяжелыми металлами должны учитываться в практике интенсивного сельскохозяйственного оборота земель с целью нормирования содержания этих металлов в почве и для оценки качества растениеводческой продукции.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Королёв, Александр Николаевич, Семипалатинск

1. Авцин П.А. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / Авцин П.А., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова JI.C. -М.: Медицина, 1991.-496 с.

2. Агафонов Е.В. Цинк, марганец и медь в мицеллярно-карбонатных черноземах // Почвоведение. 1991. -№4- С. 171-174.

3. Агрохимические методы исследования почв / Под ред. А.В. Соколова. М.: Наука, 1975.-656 с.

4. Александрова J1.H. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. JL: Наука, 1980. - 118 с.

5. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. JI.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.

6. Алипбеков О.А. Влияние кадмия на поступление стронция-90 в урожай пшеницы / Алипбеков О.А., Савинков А.Ф., Даулетбаев М.К. // Вопросы защиты сельскохозяйственных растений и животных от болезней. -Гвардейский, 1989. 4.1. - С. 102-106

7. Андоньев С.М. Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии / Андоньев С.М., Филипьев О.В. М.: Металлургия, 1979. - 192 с.ф 165

8. Ю.Аринушкина Е.В. Определение доступных для растений форм некоторых микроэлементов в ацетатно-аммонийных вытяжках из почв / Микроэлементы и естественная радиоактивность почв. Ростов-на-Дону, 1962.- 187 с.

9. ЕАринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970.-488 с.

10. Барсукова B.C. Физиолого-генетические аспекты устойчивости растений к тяжелым металлам. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997. - 86 с.

11. П.Бахнов В.К. Биогеохимия и агрохимия меди и марганца в Барабинской низменности // Медь, марганец и бор в ландшафтах Барабинской низменности и Новосибирского Приобья. Новосибирск, 1971.-С. 10-55.

12. М.Беус А.А. Геохимия окружающей среды / Беус А.А., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. -М.: Недра, 1976.-354 с.

13. Бирюкова О.А. Биологическая активность чернозема обыкновенного при загрязнении металлами / Бирюкова О.А., Минкина Т.М., Никитюк Н.В. //• Изв. вузов. Сев.-Кавк. региона. Естеств. науки. 1999. - №2 - С. 65-71.

14. Битюцкий Н.П. Микроэлементы и растение. СПб: Изд-во С-Петерб. ун-та, 1999.-232 с.

15. Бримблкумб П. Состав и химия атмосферы: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. -352 с.

16. Буренков Э.К. Эколого-геохимическая оценка окружающей среды г. Саранска / Буренков Э.К., Янин Е.П., Кижапкин С.А. и др. М.: ИМГРЭ,1993.- 115 с.

17. Важенин И.Г. Методы определения микроэлементов в почвах, растениях и водах. М.: Химия, 1974. - 287 с.

18. Важенин И.Г. Почва как активная система самоочищения от токсичного воздействия тяжелых металлов ингредиентов техногенных выбросов // Химия в сел. хоз-ве. - 1982. - №3. - С. 3-5.

19. Вальков В.Ф. Почвы и сельскохозяйственные растения. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1992. - 214 с.ф 166

20. Ванюшина А.Я. Органо-минеральные взаимодействия в почвах (обзор литературы) / А.Я.Ванюшина, Л.С.Травникова.// Почвоведение. -2003. № 4.-С.418-428.

21. Веденеев A.JI. Влияние длительного аэротехногенного загрязнения на физико-химические и биологические свойства бурой горно-лесной почвы. Автореф. дис. канд. биол. наук. Новосибирск, 1983. - 18 с.

22. Вернадский В.И. Химический состав живого вещества в связи с химией земной коры. Пг. - 1922. - 48 с.

23. Виноградов А.П. Основные закономерности в распределении • микроэлементов между растениями и средой // Микроэлементы в жизнирастений и животных. М.: Изд-во АН СССР, 1952. - С. 7-20.

24. Власюк П.А. Физиологическое значение марганца для роста и развития растений / Власюк П.А., Климовицкая З.М. М.: Колос, 1969. - 160 с.

25. Водяницкий Ю.Н. Железистые минералы и тяжелые металлы в почвах / Водяницкий Ю.Н., Добровольский В.В. М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 1998. - 216 с.

26. Войткевич Г.В. Справочник по геохимии / Г.В.Войткевич, А.В.Кокин,

27. А.Е.Мирошников.- М.: Недра, 1990.- 480 с.

28. Волошин Е.И. Марганец в почвах Средней Сибири // Агрохимия. 2003. -№6. - С. 5-13.

29. ЗЬГамаюнов Н.И. Ионный обмен в почвах // Почвоведение.- 1985. № 8. -С.38-44.

30. Гамаюнов Н.И. Равновесие и кинетика ионного обмена в гуминовых кислотах/ Н.И.Гамаюнов, Б.И.Масленников, Ю.А.Шульман // Почвоведение-1986.-№11.- С.51-56.

31. Геохимия тяжелых металлов в природных и техногенных ландшафтах/ Под ред. М.А.Глазовской. М.: Изд-во МГУ, 1983. - 196 с.

32. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: МГУ, 1997. - 102 с.

33. Глазовский Н.Ф. Геохимическое распределение техногенного воздействия на ландшафты // Тр. VII Съезда ВОП. 4.6. Ташкент: Мехнат, 1985.

34. Голенецкий С.П. Роль атмосферных выпадений в формировании микроэлементного состава почв и растений/ С.П. Голенецкий, Т.Н. Жигаловская, С.Н. Голенецкая// Почвоведение. 1981. - № 2. - С. 41-48.

35. ГОСТ 4979-49. Почвы. Отбор, хранение и транспортировка проб. М.: Изд-во стандартов, 1980.

36. ГОСТ 5681-84. Полевые исследования почвы. Порядок и способ определения работ. Основные требования к результатам. М.: Изд-во стандартов, 1984.

37. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб. М.: Изд-во стандартов, 1989.

38. Григорович В.И. Распределение хлорофилла и марганца по частицам хлоропластов и их фотохимическая активность / Григорович В.И., Захарова Н.И., Кутюрин В.М. // Биофизика. 1971. - №16. - С. 260-264.

39. Диксон М. Ферменты / Диксон М., Уэбб Э. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. -728 с.

40. Добрицкая Ю.И. Содержание молибдена и марганца в илистой фракции некоторых почв// Агрохимия. 1967. -№3. - С. 81-91.

41. Добровольский В.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и глобальная геохимия// Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980.-С. 3-12.

42. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. -М.: Мысль, 1983.-272 с.

43. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. 1997. - № 4. - С. 431 -441.

44. Добровольский В.В. Высокодисперсные частицы почв как фактор массопереноса тяжелых металлов в биосфере // Почвоведение. 1999. - № П.-С. 1309-1317.

45. Добровольский В.В. Роль гуминовых кислот в формировании миграционных массопотоков тяжелых металлов // Почвоведение. 2004. - №1. - С. 32-39.

46. Добровольский Г.В. Охрана почв/ Г.В.Добровольский, Л.А.Гришина. М.: Изд-во МГУ, 1985. - С. 186-209.

47. Дьери Д. Особенности динамики Мп, Си, Со и Мо в системе почва -растение / Дьери Д., Зырин М.Г. // Агрохимия. 1965. - №2. - С. 87-98.

48. Жизневская Г.Я. Влияние микроэлементов на урожай и биохимические особенности кукурузы в условиях Латвийской ССР // Микроэлементы в растениеводстве. Рига, 1958. - 132 с.

49. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного метода. М.: Наука, 1968.-263 с.

50. Загрязняющие вещества в окружающей среде / Ред. А. Моцик, Д.Л. Пинский. Пущино; Братислава, 1991.- 195 с.53.3убкова Т.А. Матричная организация почв / Зубкова Т.А., Карпачевский Л.О. М.: Русаки, 2001. - 296 с.

51. Зырин Н.Г. Узловые вопросы учения о микроэлементах в почвоведении. -М„ 1968.- 118 с.

52. Зырин Н.Г. Распределение и варьирование содержания микроэлементов в почвах русской равнины // Почвоведение. 1968. -№7.

53. Зырин Н.Г. Подвижность микроэлементов в почвах и доступность их растениям // Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине.-М.: 1974.-С. 178-184.

54. Зырин Н.Г. Микроэлементы (бор, марганец, медь, цинк) в почвах западной Грузии / Зырин Н.Г., Мотузова Г.В., Симонова В.Д., Обухов А.И.//

55. Иванов Г.М. Марганец и медь в почвах Забайкалья / Иванов Г.М., Кашин В.К. // Почвоведение. 1998. - №4. - С. 423-426.

56. Ивлев A.M. Биогеохимия. М.: Высшая школа, 1986. - 127 с.

57. Ильин В.Б. Биогеохимия и агрохимия микроэлементов Мп, Си, Мо и В в южной части Западной Сибири. Новосибирск, 1973. - 302 с.

58. Ильин В.Б. Содержание и соотношение химических элементов в растениях // Изв. СО АН СССР. Сер.биол.наук. -1981.- Вып. 3. № 15. - С.54-56.

59. Ильин В.Б. Элементный химический состав растений. Новосибирск, Наука. Сиб. отд-ние, 1985. - 129 с.

60. Ъ 64.Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск:1. Наука, 1991.-151 с.

61. Ильин В.Б. Система показателей для оценки загрязненности почв тяжелыми металлами // Агрохимия. 1995. - № 1. - С. 94-99.

62. Ильин В.Б. Содержание тяжелых металлов в почвах и растениях Новосибирска / Ильин В.Б., Байдина Н.Л., Конарбаева Г.А. и др. // Агрохимия. 2000. - №1. - С. 66-73.

63. Ильин В.Б. Тяжелые металлы защитные возможности почв и растенийурожай / Ильин В.Б., Степанова М.Д. // Химические элементы в системе почва растение / Под ред. В.Б. Ильина. - Новосибирск: Наука, 1982. - С. 73-92.

64. Ильин В.Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / Ильин В.Б., Сысо А.И. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001.-229 с.

65. Илялетдинов А.Н. Микробиологические превращения металлов. Алма-Ата: Наука, 1984.-268 с.

66. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А.Кабата-Пендиас, X. Пендиас. М.: Мир, 1989. - 439 с.

67. Кальницкий Б.Д. Минеральные вещества в кормлении животных. JL: Агропромиздат, 1985. - 207 с.

68. Каплунова Е.В. Оценка уровня загрязненности почв по содержанию подвижных форм меди, цинка, марганца / Каплунова Е.В., Большаков В.А. // Химия в сел. хоз-ве. 1987. - №2 - С. 59-61.

69. Карпачевский J1.0. Компартментация в почвах / Карпачевский Л.О., Зубкова Т.А. // Почвоведение. 2005. - №1. - С. 47-55.

70. Карпова Е.А. Эколого-агрохимические аспекты длительного применения удобрений: состояние тяжелых металлов в агроэкосистемах. Автореф. дис. док. биол. наук. М.: МГУ, 2006. - 47 с.

71. Каталымов М.В. Микроэлементы и микроудобрения. M.-JL, 1965. - 330 с.

72. Ковальский В.В. Микроэлементы в почвах СССР / Ковальский В.В., Андрианова Г.А. М.: Наука, 1970. - 178 с.

73. Ковалевский A.J1. Биогеохимия растений. Новосибирск: Наука Сиб. отд-ние, 1991.294с.

74. Колесников С.И. Влияние загрязнения тяжелыми металламит на щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные условия в черноземе обыкновенном / Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. // Агрохимия. -2001.-№9.-С. 54-59.

75. Колходжаев М.К. Почвы Семипалатинской области / М.К. Колходжаев, Н.И. Котин, А.А. Соколов. Алма-Ата: Наука, 1968. - 474 с.

76. Кононский А.И. Биохимия животных. М.: Колос, 1992. - 526 с.

77. Крупникова Т.А. Изменения в содержании регуляторов роста при недостатке цинка, бора и марганца у подсолнечника / Крупникова Т.А., Давыдова В.Н. // Физиол. и биохимия культурных растений. 1972. - Т. 4. - Вып. 2. - С. 171175.

78. Кутачек М. Влияние цинка, бора и марганца на уровень ауксинов и гиббереллинов в некоторых растениях / Кутачек М., Йирачек В. // Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине.-М., 1974. С. 189-298.

79. Ладонин Д.В. Взаимодействие гуминовых кислот с тяжелыми металлами / Ладонин Д.В., Марголина С.Е. // Почвоведение. 1997. - №7. - С. 806-811.

80. Ладонин Д. В. Особенности специфической сорбции меди и цинка некоторыми почвенными минералами // Почвоведение. 1997. - № 12. -С. 1478-1485.

81. Ладонин Д.В. Конкурентные взаимоотношения ионов при загрязнении почвы тяжелыми металлами // Почвоведение. 2000. -№10. - С. 1285-1293.

82. Ладонин Д.В. Особенности сорбции тяжелых металлов почвами при полиэлементном загрязнении // Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде: Материалы Международной научно-практической конференции Семипалатинск: СГУ им. Шакарима, 2000. - С. 43-50.

83. Ладонин Д.В. Изменение фракционного состава меди, цинка, кадмия и свинца в некоторых типах почв при полиэлементном загрязнении / Д.В.Ладонин, О.В.Пляскина//Почвоведение. 2001. -№ 1.-С.1-14.

84. Ладонин Д. В. Соединения ТМ в почвах проблемы и методы изучения // Почвоведение. - 2002. - № 6. - С. 682 - 692.

85. Ладонин Д.В. Влияние железистых и глинистых минералов на поглощение меди, цинка, свинца и кадмия в конкреционном горизонте подзолистой почвы // Почвоведение. 2003. - № 10. - С. 1197-1206.

86. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: ВШ, 1980. - 293 с.

87. Лебедев В.И. Ионно-атомные радиусы и их значение для геохимии и химии. -Л.: Химия, 1969.-235 с.

88. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии.-М.: Химия, 1979. 480 с.

89. Маданов П.В. Биологическая аккумуляция марганца в почвах Волжско-Камской лесостепи и его доступность сельскохозяйственным растениям. -Казань, 1953.-203 с.

90. Манучаров А.С. Влияние обменных катионов на гидросорбционные свойства минералов / Манучаров А.С., Черноморченко Н.И., Карпачевский Л.О., Зубкова Т.А., Костарев И.А. // Почвоведение. 2004. - №9. - С. 11261133.

91. Мархол М. Ионообменники в аналитической химии. М.: Мир, 1985. - Т.1 -С. 90-92.

92. Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. М.: Изд-во МГУ, 1990.-287 с.

93. Минкина Т.М. Изменение микробиологической активности чернозема обыкновенного при внесении цинка и свинца / Минкина Т.М., Паршина Я.Ю., Полякова А.В. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. региона. Естеств. науки. Приложение. 2003. - С. 44-50.

94. Мотузова Г.В. Формы соединений микроэлементов в субтропических почвах Западной Грузии. Автореф. дис. канд. биол. наук. М.: МГУ, 1972.-25 с.

95. Мотузова Г. В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг. М.: Эдигориал УРСС, 1999.- 168 с.

96. Мотузова Г.В. Загрязнение почв и сопредельных сред. М.: Изд-во МГУ, 2000.-71 с.

97. Мотузова Г.В. Устойчивость почв к химическому воздействию. М.: Изд-во МГУ, 2000. - 57 с.

98. Мотузова Г.В. Почвенно-химический экологический мониторинг. М.: Изд-во МГУ, 2001.-85 с.

99. Орлов Д.С. Химия почв.-М.: Изд-во МГУ, 1985.-376 с.

100. Орлов Д.С. Взаимодействие гуминовых кислот с тяжелыми металлами / Орлов Д.С, Демин В.В., Заварзина А.Г. // Доклады РАН. 1998. - Т. 362. -№3. - С.402-403.

101. Пампура T.B. Экспериментальное изучение буферности чернозема при загрязнении медью и цинком / Пампура Т.В., Пинский Д.Л., Остроумов В.Е. и др. // Почвоведение. 1993. - №2. - С. 104-110.

102. Пампура Т.В. Сопряженный анализ изотерм адсорбции и форм сорбированных черноземом меди и цинка // Тяжелые металлы в окружающей среде: Мат. междунар. симпозиума. Пущино, 1997. - С. 266-281.

103. Панин М.С. Содержание, распределение и варьирование подвижной меди в почвах Семипалатинской области Казахской ССР / Панин М.С., Панина Р.И., Каверин В.Н., Соколов Е.И. // Агрохимия. 1970. - №3.

104. Панин М.С. Содержание и варьирование подвижного цинка в почвах Семипалатинской области / Панин М.С., Панина Р.И. // Химия в сельском хоз-ве. 1971. - № 12. - Т.9.

105. Панин М.С. Формы соединений меди в почвах средней полосы Восточного Казахстана // Агрохимия. 1984. -№12.

106. Панин М.С. Аккумуляция тяжелых металлов растениями Семипалатинского Прииртышья. Семипалатинск: ГУ «Семей», 1999. — 309 с.

107. Панин М.С. Формы соединений тяжелых металлов в почвах средней полосы Восточного Казахстана. Семипалатинск, 1999. - 329 с.

108. Панин М.С. Химическая экология. Семипалатинск, 2002. - 852 с.

109. Панкова Н.К. Влияние органического вещества и влажности на подвижность марганца в почве // Учен. зап. Ленингр. ун-та. 1969. -№134.-С. 198-209.

110. Перельман А.И. Геохимия. -М.:ВШ, 1979.-423 с.

111. Пинский Д.Л. Ионообменные процессы в почвах. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1997.- 168 с.

112. Пинский Д.Л. К вопросу о механизмах ионообменной адсорбции тяжелых металлов почвами// Почвоведение. 1998. - № 11. - С.1348-1355.

113. Пинский Д.J1. Механизмы взаимодействия органических веществ с алюмосиликатами и кластерное строение поверхности глинистых минералов почв / Пинский Д.Л., Курочкина Г.Н. // Экология и почвы. -Пущино, 2001. Т. IV. - С. 208-212.

114. Плеханова И.О. Влияние осадков сточных вод на содержание и фракционный состав тяжелых металлов в супесчаных дерново-подзолистых почвах / Плеханова И.О., Кленова О.В., Кутукова Ю.Д. // Почвоведение. 2001. - №4. - С. 496-503.

115. Плохинский Н.А. Биометрия. М.: Изд-во МГУ, 1970. - 367 с.

116. Понизовский А.А. Поглощение ионов меди (II) почвой и влияние на него органических компонентов почвенных растворов / Понизовский А.А., Студеникина Т.А., Мироненко Е.В. // Почвоведение. 1999. - №7. - С. 850-859.

117. Понизовский А.А. Закономерности поглощения свинца (II) почвами при рН от 4 до 6 / А.А. Понизовский, Е.В. Мироненко, Л.П. Кондакова // Почвоведение. 2001. - № 7. - С. 817-822.

118. Понизовский А.А. Механизмы поглощения свинца (II) почвами/ А.А.Понизовский, Е.В. Мироненко // Почвоведение. 2001. - № 4.- С. 418-429.

119. Портянко В.Ф. Антагонизм галогенов и их поглощение растениями из окружающей среды // Микроэлементы в окружающей среде. Киев: Наукова Думка, 1980. - С.96-99.

120. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева М.: Изд-во МГУ, 1989.-214 с.

121. Рассеянные элементы в бореальных лесах / Никонов В.В., Лукина Н.В., Безель B.C. и др. М.: Наука, 2004. - 616 с.

122. Ринькис Г.Я. Оптимизация минерального питания растений. Рига: Зинанте, 1972.-355 с.

123. Ринькис Г.Я. Органическое вещество почвы фактор, снижающий поступление ряда микро- и макроэлементов в растениях / Ринькис Г.Я.,

124. Фрейберга Г.Я. / Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине. -Улан-Уде, 1968.-С. 261-271.

125. Ринькис Г.Я Методы анализа почв и растений / Г.Я. Ринькис, Х.К. Рамане, Т.А. Куницкая Рига: Зинатне, 1987. - 174 с.

126. Саббах А.А. Изучение роли марганца в механизме действия индолилуксусной кислоты. Автореф. дис. канд. биол. наук. JL, 1973.

127. Сабинин Д.А. Физиологические основы питания растений. М.: АН СССР, 1955.-205 с.

128. Садовникова JI.K. Показатели загрязнения почв тяжелыми металлами и неметаллами в почвенно-геохимическом мониторинге / Садовникова Л.К., Зырин Н.Г. // Почвоведение. 1985. -№10. - С. 84-89.

129. Сает Ю.Е. Геохимия окружающей среды / Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. М.: Недра, 1990. - 335 с.

130. Сборник методических указаний по лабораторным исследованиям почв и растительности Республики Казахстан/ Под ред. З.Д. Дюсенбекова -Алматы, 1998.-225 с.

131. Сердобольский И.П. Щелочно-кислотные условия образования растворимых органических соединений марганца / Сердобольский И.П., Синягина М.Г. // Почвоведение. 1953. - №8. - С. 42-51.

132. Скальный А.В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение) / Скальный А.В., Скальная М.Т., Есин А.В. и др. М., 1997. - 48 с.

133. Соколов А.А. Природные зоны, пояса и районы Семипалатинской области / А.А. Соколов, М.К. Колходжаев, Н.И. Котин // Изв. АН КазССР. Сер. ботан. и почвовед. 1961. - Вып. 2.

134. Соловьев Г.А. Факторы, влияющие на содержание и вынос меди сельскохозяйственными культурами на дерново-подзолистых почвах // Геохимия тяжелых металлов в природных и техногенных ландшафтах / Под ред. М.А. Глазовской. М.: МГУ, 1983. - С. 17-28.

135. Спектрометр атомно-абсорбционный с пламенной атомизацией. Руководство по эксплуатации. М.: ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений, 2003.

136. Степанова М.Д. Определение микроэлементов, связанных с органическим веществом//Агрохимия. 1971. - №7. - С. 134-140.

137. Степанова М.Д. Микроэлементы в органическом веществе почв. -Новосибирск: Наука СО, 1976. 106 с.

138. Степанок В.В. Влияние различных соединений цинка на урожай сельскохозяйственных культур и его поступление в растения / Степанок В.В., Голенецкий С.П.// Агрохимия, 1990.- №3.- С. 85-91.

139. Степанок В.В. Влияние соединений меди на урожай и элементный состав сельскохозяйственных культур / Степанок В.В., Голенецкий С.П. // Агрохимия. 1991. - №8. - С. 87-95.

140. Степанок В.В. Влияние высоких доз свинца на элементный состав растений // Агрохимия. 1998. -№7. - С. 69-76.

141. Степанок В.В. Влияние сочетания тяжелых металлов на урожай сельскохозяйственных культур и поступление тяжелых металлов в растения // Агрохимия. 2000. - № 1. - С. 74-80.

142. Степанок В.В. Влияние комплексов техногенных элементов на химический состав сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2003. -№1. - С. 50-59.

143. Тарасевич Ю.И. Строение и химия поверхности слоистых минералов. -Киев: Наукова Думка, 1988.-238 с.

144. Тарасевич Ю.И. Адсорбция на глинистых минералах / Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Киев: Наукова Думка, 1975. - 351 с.

145. Тоусон J1.B. Геохимия редких элементов в гранитоидах. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-287 с.

146. Удельнова Т.М. Соединение марганца с галактолипидами листьев / Удельнова Т.М., Бойченко Е.А. // Биохимия. 1967. - №32. - С.779-785.

147. Удельнова Т.М. Участие соединений марганца в эволюции окислительных функций растений / Биологическая роль микроэлементов. М.: Наука, 1974. - С. 302-306.

148. Фатеев А.И. Миграция, транслокация и фитотоксичность тяжелых металлов при полиэлементном загрязнении почвы / Фатеев А.И., Мирошниченко Н.Н., Самохвалова B.JI. // Агрохимия. 2001. - №3. - С. 57-61.

149. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию: Пер. с нем. М.: Мир, 1997. - 232 с.

150. Фокин Д.В. Участие микроорганизмов в трансформации гумуса почв / Фокин Д.В., Дмитраков JI.M., Соколов О.А. // Агрохимия. 1999. - №9. -С. 79-90.

151. Черных Н.А. Закономерности поведения тяжелых металлов в системе почва-растение при различной антропогенной нагрузке. Автореф. дис. док. биол. наук. М., 1995. - 37 с.

152. Черных Н.А. Изменение содержания ряда химических элементов в растениях под действием различных количеств тяжелых металлов в почве //Агрохимия.-1991.- №3. С. 68-76.

153. Черных Н.А. Влияние тяжелых металлов на ферментативную активность почв // Химизация сельского хозяйства. 1991. - №1. - С. 40-42.

154. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1974. - 324 с.

155. Шоу Д.М. Геохимия микроэлементов кристаллических пород. Л.: Недра, 1969.-194 с.

156. Щербина В.В. Изоморфные пути марганца / Щербина В.В., Урусов B.C., Герасимовский В.И. // Геохимия. 1971. - №12. - С. 1403-1412.

157. Янин Е.П. Промышленная пыль в городской среде (геохимические особенности и экологическая оценка). М.: ИМГРЭ, 2003. - 82 с.

158. Anderson J.M. Trace metal composition of fractions obtained by digitonin fragmentation of spinach chloroplasts / Anderson J.M, Boardman N.K, David D.J. -"Biochem. Biophis. Res. Comm.", 1964, vol. 17, pp 685-689.

159. Alipbekov O.A. Influence of deficiency and abundance of nutrient elements on behavior of radiostrontium in soil-plants system // International conf. "Detecting Environmental Change: Sciense and Society". Abstracts. London: UK, 2001.-P.47.

160. Bublinec E. Intoxication des Bodern im Bereich von magnesitwerken // Acta Inst. Forest zvolenensis, 1973. №4. - S. 540-545.

161. Cotescu L.M. The ecological consequences of soil pollution by metallic dust from the Sudbury smelters / Cotescu L.M, Hutchinson T.S. // Inst. Environ. Sci. Proc. 18th Annu. Techn. Meet.: Environ, Progr. Sci. And Educ, New York, 1972.-S.1.-P. 540-545.

162. Dekock P, Inkson R.H.E. Manganese content of mustard leaves in relation to iron and major nutrient supply. Plant and Soil, 17, 1962, 2.

163. Delmas J, Bats J, Remy P. Carence en manganese induite par exces de phosphore sur pecher en solution nutritive. Compt. rend. Acad, sci, 244, 1957, 14.

164. Epel B.L.The mechanism of the oxidation of ascorbate and Mn by chloroplaste. The role of the radical superoxide / Epel B.L, Neumann J. -"Biochim. Biophis. acta", 1973, vol/ 325, pp. 520-529.

165. Fucik J.E, Titus J.S. Split-root studies on calcium and manganese absorption and translocation in seedling apple trees. Proc. Amer. Soc. Hortic. Sci, 86, 1965.

166. Garrels R.M, Christ C.L. Solutions, minerals and equilibria. Harper & Row. N.Y., 1965.

167. Gupta V.K. Concentration of Mn, Fe, Cu, Ca, Mg, N and P in wheat in Cd and Zn polluted soil / Gupta V.K., PotaliaB.S. // Haryana Agric. Univ. J. Res. -1989.-V.19.-№1.-P. 37-44.

168. John M.K. Heavy metals in plant and soil / John M.K., Vanlaerhoven C.J. // Environm. Qual.- 1972.-V.l.-№2.-P. 169-174.

169. Killham K. Chemical and microbiological change in soil following exposure to heavy atmospheric pollution / Killham K., Wainwrigth M. // Environ. Pollut. -1984.-Vol.33.-P. 121-131.

170. Salomons W. Metals in the hydrocycl / Salomons W., Forstner U. Berlin e.a.: Springer-Verlag. 1985. - 356 p.

171. Sutton C.D., Hallsworth E.S. Studies on the nutrition of forage legumes. I. The toxicity of low pH and high manganese supply to lucerne, as affected by climatic factors and calcium supply. Plant and Soil, 9, 1958, 4.

172. Tessier A. Sequential extraction procedure for the speciation of the particulate trace metals / Tessier A., Campbell P.G.O., Bisson M. // Analytical Chem. -1979.-V.51.-P. 844.

173. Tomaszewski M. Interactions of phenolic acids, metallic ions and chelating agents on auxin-induced growth / Tomaszewski M., Thimann K.V. "Plant Physiol.", 1966, vol. 41, pp. 1443-1451.

174. Wallace A. Single and multiple trace metal excess effects on three different land species / Wallace A., Romney E.M., Kinnear J., Alexander G.V. // J. Plant Natur. 1980. - V.2. - №1-2. - P. 11-23.

175. Wallace A. Multiple trace element toxicies in plant / Wallace A., Romney E.M., Alexander G.V. // J. Plant Natur. 1981. - V.3. - №1-4. - P. 257-263.

176. Walker W.M. Effect of soybean plants / Walker W.M., Boggess S.F., Hassett I.I.//J. Plant Nutr. 1979.-V.1 -№3.-P. 273-282.

177. Welte E., Werner W. Potassium-magnesium antagonism in soils and crops. J. Sci. Food Agric., 14, 1963.3.

178. Zeien H. Chemische Extraktionen zur Bestimmung der Bindungsformen von Schwermetallen in Boden / Zeien H., Brtimmer G.W. // Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch. 1989. - V. 59. - P. 505-510.1. Приложен

Информация о работе

Королёв, Александр Николаевич
кандидата биологических наук
Семипалатинск, 2007
ВАК 03.00.16

Диссертация

Формы соединений марганца в почвах при моно- и полиэлементном загрязнении тяжелыми металлами - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы