Агроэкологическая оценка фракционного состава подвижных форм тяжёлых металлов дерново-подзолистой супесчаной почвы

Будкина, Светлана Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Агроэкологическая оценка фракционного состава подвижных форм тяжёлых металлов дерново-подзолистой супесчаной почвы
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Агроэкологическая оценка фракционного состава подвижных форм тяжёлых металлов дерново-подзолистой супесчаной почвы"

На правах рукописи

БУДКИНА Светлана Викторовна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ

Специальность - 03.02.08 - экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

1 6 июн 2011

Москва 2011

4850521

Работа выполнена на кафедре экологии Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А.Тимирязева

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Раскатов Вячеслав Андреевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Савич Виталий Игоревич доктор биологических наук, профессор Аканова Наталия Ивановна

Ведущая организация: Московский государственный университет имени М,В. Ломоносова (Почвенный факультет)

Защита диссертации состоится 29 июня 2011 г.в 14-30 час. на заседании диссертационного совета Д. 220.043.03. при РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной Научной библиотеке РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49.

Автореферат разослан «_»мая 2011 г.

и размещён на сайте университета - www.timacad.ru

Отзывы на автореферат (в 2-х экземплярах заверенных печатью), просим направлять по адресу: 127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, 49; факс: 8(499)976-24-92

Ученый секретарь

Диссертационного совета О.В. Селицкая

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В период интенсивного ведения сельскохозяйственного производства мы имеем дело с новой почвой, значительно видоизмененной под действием человека. Почва испытывает иной порядок антропогенной нагрузки. Новая почва, новые нагрузки на нее и новые требования к ней, определяют необходимость разработки иных методов анализа и путей оптимизации обстановки агросистемы (Савич и др., 2010).

Одной из основных задач современной агроэкологии является разработка стратегий реабилитации почв, загрязнёнными различными токсикантами. Тяжёлые металлы (ТМ) являются приоритетными загрязнителями агроэкосистем. Для достижения экологической устойчивости и сохранения природно-ресурсного потенциала требуется не только осуществить экологизацию производственной деятельности человека, но и обеспечить охрану природных жизнеобеспечивающих систем (Черников, Чекерес и др. 2000). Для этого необходимо осуществление системы мер по предотвращению их загрязнения, поддержанию целостности и восстановлению нарушенных земель. Решение этой задачи - не что иное, как возврат долгов природе и введение социально - экономического развития в экологически безопасное русло, определенное возможностями природно-ресурсного потенциала регионов и ассимиляционной ёмкостью ландшафтов, т.е., способностью их принять и трансформировать определенное количество вещества и энергии при устойчивом их функционировании (Кирюшин, 1996).

Усиление техногенного воздействия на окружающую среду требует детальных исследований поведения загрязняющих веществ в компонентах окружающей природной среды. Большую сложность представляет изучение поведения различных форм соединений ТМ техногенного происхождения в почве. Изучение лишь общего (валового) содержания ТМ в почвах является недостаточным, оно лишь отражает направление отдельных почвенно-экологических процессов в агроэкосистемах. Делать выводы о возможных механизмах трансформации техногенных форм ТМ в почве и об их дальнейшей судьбе в данном случае затруднительно. Наличие различных форм нахождения ТМ в почве, отличающихся как по подвижности и биологической доступности, так и по механизмам их закрепления в почве, предполагает изучение фракционного состава различных форм ТМ в почвах (Ладонин, 2002).

Цель работы

Цель нашего исследования - агроэкологическая оценка фракционного состава подвижных форм тяжёлых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве под кормовыми культурами,

Основные задачи

1. Проанализировать состояние опытного поля с учетом требований экологических нормативов, валового содержания и подвижных форм ТМ в пахотном и подпахотном слоях дерново-подзолистой супесчаной почвы.

2. Изучить уровень и характер изменения фракционного состава подвижных форм ТМ дерново-подзолистой супесчаной почвы под культурами интенсивного типа под воздействием агрогенных факторов.

3. Определить транслокацию ТМв кормовых культурах интенсивного типа на примере редьки масличной, горчицы белой и амаранта багряного.

4. Изучить взаимосвязь между содержанием биодоступных форм ТМ в почве и содержанием ТМ в растительной продукции.

5.Определить биологический коэффициент поглощения ТМ и биогеохимическую активность кормовых культур.

Научная новизна. На основе изучения агроэкологического состояния дерново-подзолистой супесчаной почвы показаны количественные изменения подвижных форм ТМ под кормовыми культурами интенсивного типа в условиях агроландшафта Владимирской области.

Впервые изучено распределение подвижных форм ТМ по фракциям под кормовыми культурами на примере редьки масличной, горчицы белой и амаранта багряного:

> фракция водорастворимых и обменных ТМ (Ф1);

> фракция специфически адсорбированных и связанных с СаСОз (Ф2);

> фракция ТМ почвы, связанных с оксидами марганца (ФЗ);

> фракция ТМ, связанная с органическим веществом (Ф4);

> остаточная фракция ТМ, связанная с кристаллической структурой минералов почвы и оксидами железа (Ф5).

Впервые установлено, что в почве преобладают фракции тяжёлых металлов, связанные с органическим веществом. По степени извлечения подвижных форм ТМ из почвы растениями выстраивается ряд: свинец>медь>никель>хром>цинк (под амарантом багряным и горчицей белой) и свинец>медь>никель>цинк>хром (под редькой масличной). Средний вынос растениями подвижных форм ТМ составляет для цинка 80, свинца -0,43, меди -1,78, никеля 1,46 и хрома 1,36%.

Практическая значимость работы. На основе полученных данных подвижных форм соединений ТМ в почве и биопродуктивности агроценозов проведена экотоксикологическая оценка территории по степени безопасности почвы и растений и определена биогеохимическая активность кормовых культур при внесении высоких доз органических удобрений в почву.

Полученные результаты могут быть использованы для прогнозной оценки последствий длительного применения жидких органических удобрений под кормовыми культурами: редьки масличной, горчицы белой и амаранта багряного при небольшом загрязнении дерново-подзолистой супесчаной почвы.

Апробация. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международной научной конференции молодых ученых, посвященной 145-летию МСХА имени К.А. Тимирязева (2010) и на заседаниях кафедры экологии РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева (2004-2010).

Публикации. По результатам исследований опубликовано три печатные работы, две из них в рецензируемом журнале по списку ВАК РФ. Две работы находятся в печати.

Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 153 страницах печатного текста и состоит из введения, 4 глав, включающих обзор литературы, объекты и методы исследования, результаты исследования, выводы и список литературы, состоящий из 151 наименований, в том числе 17 на иностранных языках. Полный объем работы, включает 21 рисунок, 34 таблицы и 4 приложения.

Автор искренне благодарен своим научным руководителям В.А. Раскатову и A.B. Кузнецову, за оказанную методическую помощь и конструктивные советы; профессорам кафедры экологии И.И.Васеневу, В.А.Черникову и И.М. Яшину за ценные советы; С.И. Тарасову заведующему лабораторией ВНИИОУ за помощь и консультации при проведении полевых опытов; коллективу кафедры экологии МСХА и сотрудникам ВНИИОУ за ценные советы и помощь при проведении научных экологических исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Соединения тяжёлых металлов в дерново-подзолистой почве и методы их изучения (краткий обзор литературы)

Накопление тяжелых металлов нарушает ряд физико-химических свойств в почве, изменяет прохождение природных процессов, что отрицательно сказывается на прохождении биогеохимических процессов (Пелерман,1975; Ковда, 1985; Фокин,1994; Черных, 1995; Овчаренко, 1997; Кауричев и др., 1996; Добровольский, 1999; Яшин и др., 2003; Савич и др., 2010). Изменяется величина pH, разрушается ППК, нарушаются микробиологические процессы в результате разрушения почвенной структуры, ухудшается водно-воздушный режим, деградирует почвенный гумус и в конечном итоге почва теряет

плодородие (Алексеев, 1987; Сизов и др.,1990; Касатиков и др., 2004,2008; Раскатов и др.,2000,2003; Еськов,2004; Титова, 2005; Аканова и др.,2008).

Агроэкологическая характеристика почв, загрязненных тяжелыми металлами, оценивается по двум основным критериям: содержанию подвижных соединений и общему содержанию тяжелых металлов. Однако, количественная оценка «подвижных» или «обменных» форм тяжелых металлов не всегда может характеризовать токсичность того или иного элемента, в виду малой их доступности растениям (Тяжелые..., 1997; Iskandar, Adriano, 1997; Потатуева, 2002; Кузнецов и др., 2004; Платонов и др., 2004; Сычев и др., 2006; Черников и др., 2009).

Общую загрязненность почвы характеризует валовое содержание ТМ, а доступность элементов для растений характеризуется количеством подвижных форм отдельных элементов. Поэтому содержание в почве подвижных форм тяжелых металлов - важнейший показатель, характеризующий санитарно-гигиеническую и агроэкологическую обстановку, определяющих необходимость проведения детоксикационных мероприятий (Алексеев, 1987; Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Варшал и др., 1996; Овчаренко, 1997; Торшин, 1998; Касатиков и др., 2004).

Для экологической оценки повышенного содержания металлов в почвах необходимо изучить формы их связывания с различными компонентами почвы (Zeien, Brümmer, 1989; Бердяева, 2001; Ладонин, 2002; Кузнецов и др., 2004).

Одним из способов изучения форм металлов является их последовательная экстракция, которая показывает распределение металлов по их связи с основными почвенными компонентами, носителями ТМ. Несмотря на ряд недостатков имеющихся в экстракционном методе, он широко применяется отечественными и зарубежными исследователями (Плеханова и др., 2010; Мотузова, 2006; Савич и др., 2007).

Глава 2. Объекты и методы исследований

Исследования проводились в течение 1999-2005г.г. на опытном поле ВНИИОУ (Владимирская область п. Вяткино). Почва опытного участка дерново-подзолистая, супесчаная, подстилаемая суглинистой моренной. Образцы почвы отбирались с глубины 0-20 и 20-40см в 2003г.

Перед закладкой опыта почва имела следующие агроэкологические параметры: рНсОЛ-4,8; Нг-3,2мг-экв./100г; 8-4,0мг-экв./100г., содержание гумуса (по Тюрину)-1,5%; Р205 и К20 (по Кирсанову) соответственно 140 и 190 мг/кг. Искусственный фон почв, загрязненных тяжелыми металлами (ТМ -2 ПДК: Си-66; Zn-110; Pb-64 мг/кг), создавали посредством искусственного внесения на делянки опыта раствора солей:, Cu(N03)2*3H20; Zn(N0j)2*6H20; Pb(N03)2.

Схема полевого опыта:

Вариант Глубина, см

Контроль 0-20 20-40

Контроль (ТМ) 0-20 20-40

Бесподстилочный навоз N300 0-20 20-40

Бесподстилочный навоз N300 (ТМ) 0-20 20-40

Бесподстилочный навоз N900 0-20 20-40

Бесподстилочный навоз N900 (ТМ) 0-20 20-40

Площадь делянки 6м2, повторность пятикратная. Опыт заложен в 1999г., на территории опытного поля ВНИПТИОУ (Еськов и др., 2004; Тарасов, 2004). В опыте были использованы три культуры: редька масличная, горчица белая и амарант багряный. До 2003 года вместо горчицы белой возделывали люпин, который постепенно выпал за счёт неблагоприятных погодных условий.

Отбор проб проводился в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.3.01; пробоподготовку почвенных образцов проводили в соответствии с «Методическими указаниями по определению тяжелых металлов» (1992). Определение тяжелых металлов проводили методом атомно-адсорбционной спектрофотометрии в режиме пламенной и беспламенной атомизации (РД 52.18.685-2006; Другов,2010).

Химические экстракции для определения различных форм ТМ в почве проводились на основе методики Зиена и Брумера (Zeien, Brümmer, 1989) в модификации A.B. Кузнецова (2004).

Пробоподготовку зеленой массы проводили в соответствии с (ГОСТ 27548-87). Минерализацию проб растений проводят методом сухого озоления по [ГОСТ26657-85]. Определение тяжелых металлов в растворах золы проводили на приборе «Квант-г.ЭТА» (РД 52.24.,377-2008). Статистический анализ результатов опыта проведен с использованием программы Microsoft Excel 2003 (при уровне значимости а = 0,05).

Метеоусловия в период проведения опыта несколько отличались от среднемноголетних. В 2001г. сумма температур вегетационного периода была ниже среднемноголетних показателей, тогда как в 2002 г. погодные условия были благоприятными, но с неравномерным распределением осадков. В 2003г. метеорологические условия характеризовались достаточным количеством влаги и повышенными температурами.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 3. Валовое содержание и фракционный состав тяжёлых металлов в дерново-подзолистой почве под кормовыми культурами в полевом опыте 3.1 Изучение валового содержания тяжелых металлов в дерново-

подзолистой супесчаной почве

Анализ данных содержания ТМ в пахотном и подпахотном слоях дерново-подзолистой супесчаной почвы для большинства элементов не выявил существенных различий, поэтому рассчитали их содержание в слое почвы 040см. Средние значения содержания тяжелых металлов в слое почвы 0-40 см: никель - 6,91+0,39 мг/кг; хром - 5,13±0,29 мг/кг; медь - 3,85±0,10 мг/кг; цинк -31,12±2,24 мг/кг и свинец -13,3± 1,05 мг/кг.

Валовое содержание тяжелых металлов представлено в таблице 1. При средних показателях определены следующие коэффициенты варьирования: никель-34%, хром-33%, медь-16%, цинк-43% и свинец-47%.

Валовое содержание никеля, хрома, меди и свинца в пахотном и подпахотном горизонтах почв ниже значений ПДК (ОДК) (ГН 2.1.7.020-94), за исключением, содержания цинка при выращивании амаранта багряного в пахотном горизонте:

> - в контрольном варианте на фоне внесения тяжелых металлов (60 мг/кг), 1,15 ПДК;

> - в варианте с внесением бесподстилочного навоза в норме N300,так же при внесении тяжелых металлов (55 мг/кг), 1ПДК.

Низкое содержание ТМ связано, как с выносом данных элементов растительной продукцией, так с вертикальной миграцией и с внутрипочвенным стоком; подзолообразование так же приводит к вымыванию ТМ вниз по профилю почв. Почвы легкого гранулометрического состава характеризуются меньшей буферной емкостью по отношению к токсикантам (Савич, 2010) и, как следствие, характеризуются низким накоплением ТМ.

По результатам 4-х лет, после внесения ТМ прослеживается тенденция к увеличению 2п, РЬ и Си. При построении линейных трендов уравнения имеют следующий вид: у=1,2043х+25,689; у=2,273х+2,333; у=0,504+1,281 соответственно.

Присутствие и увеличение содержания тяжелых металлов можно объяснить тем, что в течение проведения полевого опыта применялись сверхвысокие дозы бесподстилочного навоза в пересчете на азот от 300 до 900 кг/га содержащие тяжелые металлы: Си 6,5-21,2; Хп 23,6-78; РЬ 0,20- 0,66; № 0,83- 2,7 , а также сказалось остаточное действие искусственно внесенных ТМ

во время закладки опыта. Валовое содержание № и Сг практически не изменилось (рис.1,2).

Таблица 1.Валовое содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг сухого

вещества

Культура Вариант Глубина, см № Сг Си га РЬ

Редька масличная Контроль 0-20 7,5 2,8 4,0 22,0 13,0

20-40 7,0 3,0 3,1 33,0 8,0

Контроль (ТМ) 0-20 4,0 5,0 4,1 24,0 12,0

20-40 9,8 5,2 3,4 27,0 9,0

Бесподстилочный навоз N300 0-20 8,0 3,5 4,1 12,0 11,0

20-40 8,0 4,0 2,5 12,0 6,0

Бесподстилочный навоз№00(ТМ) 0-20 4,0 5,7 3,8 52,0 17,0

20-40 12,0 11,0 5,0 14,0 7,0

Бесподстилочный навоз№00 0-20 4,0 3,0 2,8 9,0 5,0

20-40 3,0 6,0 5,0 18,3 12,0

Бесподстилочный навоз№00 (ТМ) 0-20 9,0 5,0 4,5 43,6 16,0

20-40 3,0 5,1 4,3 50,0 26,0

НСР05 1,9 1,4 0,5 9,6 3,7

Горчица белая Контроль 0-20 4,1 5,2 3,2 32,0 6,0

20-40 4,7 5,0 3,5 40,0 5,0

Контроль (ТМ) 0-20 10,0 5,0 4,0 43,0 16,0

20-40 9,7 6,0 4,3 34,0 15,0

Бесподстилочный навоз N300 0-20 9,5 4,0 3,0 21,0 10,0

20-40 8,4 6,2 3,4 40,0 17,0

Бесподстилочный навозИЗОО (ТМ) 0-20 4,2 5,7 4,1 36,0 27,0

20-40 6,5 6,3 3,2 22,0 24,0

Бесподстилочный навозИ900 0-20 6,3 6,1 4,3 42,0 7,0

20-40 8,0 2,0 3,5 23,0 7,0

Бесподстилочный навоз№00 (ТМ) 0-20 10,2 5,0 5,0 41,0 22,0

20-40 9,6 6,1 4,0 42,0 22,0

НСР05 1,5 0,8 0,4 5,3 4,9

Амарант багряный Контроль 0-20 5,6 5,7 3,3 24,0 10,0

20-40 4,8 6,8 3,5 18,0 7,0

Контроль (ТМ) 0-20 6,4 6,6 4,0 60,0 18,0

20-40 6,0 5,4 3,4 35,0 13,0

Бесподстилочный навоз N300 0-20 4,7 6,8 4,2 22,0 10,0

20-40 6,5 6,0 4,0 17,0 9,0

Бесподстилочный навоз N300 (ТМ) 0-20 5,5 6,0 3,4 55,0 26,0

' 20-40 6,9 6,9 4,2 38,0 19,0

Бесподстилочный навоз N900 0-20 9,0 3,0 5,0 26,0 10,0

20-40 6,0 2,0 3,4 12,0 11,0

Бесподстилочный навоз №00(ТМ) 0-20 9,3 3,0 4,0 32,0 15,0

20-40 7,6 4,7 4,0 48,0 12,0

НСР05 0,9 1,1 0,3 9,8 3,4

НСР05 по всем культурам 0,8 0,6 0,2 4,6 2,1

ПДК(ОДК) 20,0 100,0 33,0 55,0 32,0

Варианты опыта а Валовое содержание 7,п, мг/кг I

ЕВ Валовое содержание N1, мг/кг й Валовое содержание Сг, мг/кг

Рис.1 Валовое содержание ТМ кормовых культур, мг/кг согласно вариантам опыта

Варианты опыта (далее те же обозначения):

1 - Контроль; 4 - Бесподсталочный навоз N300 (ТМ);

2- Контроль (ТМ); 5 - Бесподстилочный навоз N900;

3- Бесподстилочный навоз N300; 6 - Бесподстилочный навоз N900 (ТМ).

Последействие тяжёлых металлов привело к незначительному изменению

содержания меди, как в пахотном, так и подпахотном горизонтах. Содержание цинка и свинца в вариантах полевого опыта, загрязнённых солями ТМ, | оставалось на высоком уровне по сравнению с вариантами без применения ТМ. Содержание цинка увеличилось от 28% (Ш00+ТМ) до 53% (№00+ТМ) составляя в среднем 38%. Увеличение свинца варьировало от 68% (контроль+ТМ) до 144% в варианте (№00+ТМ) в среднем составляя 114%.

Среднее значение валового содержания тяжёлых металлов в дерново- [ подзолистой супесчаной почве позволяет отнести её к первой группе агроэкологической оценки по содержанию никеля, хрома, меди и свинца (концентрация элементов в почвах менее 0,5 ПДК (ОДК)); и ко второй группе -по содержанию цинка (численное значение верхней границы второй группы соответствует ПДК (ОДК) данного элемента в почве) (Максимов, Кузнецов и др., 2002).

Рис.2 Валовое содержание ТМ кормовых культур, мг/кг согласно вариантам опыта

3.2 Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов дерново-подзолистой супесчаной почвы под различными кормовыми культурами по вариантам полевого опыта

Состояние почвы в целом определяют валовые запасы ТМ, их количество зависит от типа почвы, характера материнской породы, произрастающей растительности и микробиологической активности. Отрицательное же влияние ТМ на почву зависит от их подвижности. Негативное влияние тяжелых металлов может быть снижено, если они прочно связаны с составными частями почвы (труднодоступные формы ТМ). В свою очередь водорастворимые соединения, являются более токсичными, так как именно они поглощаются растениями (Глебова,2009).

При рассмотрении распределения подвижных форм свинца, меди, цинка, хрома и никеля по фракциям в дерново-подзолистой супесчаной почве под кормовыми культурами выявлено, что фракция ТМ, связанная с органическим веществом для всех пяти изучаемых элементов колеблется в пределах 0,6410,8% от валового содержания; связанная с оксидами марганца соответственно 0,26-3,81% и 1,23%; водорастворимая и обменная фракция ТМ варьирует в пределах 0,31-2,18%. Количество специфически адсорбированных ТМ и связанных с карбонатами кальция, изменяется в пределах 0,21-1,67% (табл.2).

15 10

5 0

Варианты опыта

2 3 4 5 6

я Валовое содержание Си, мг/кг к Валовое содержание РЬ, мг/кг

Таблица 2. Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве по вариантам полевого опыта, в % от _валового содержания_

Металлы Фракции, в % от валового соде ржания

Ф1 водорастворимые и обменные Ф2 специфически адсорбированные и связанные с СаСОз ФЗ связанные с оксидами марганца Ф4 связанные с органическим веществом Сумма

Редька масличная

№ 1,16 0,61 0,65 6,42 8,84

Сг 0,32 0,28 0,28 1,8 2,68

Си 2,18 1,51 1,65 9,5 14,84

1п 0,62 0,66 0,48 1,53 3,29

РЬ 0,47 1,67 2,16 10,82 15,13

Горчица белая

№ 0,97 0,41 0,68 3,92 5,98

Сг 0,31 0,21 0,26 1,87 2,65

Си 1,73 1,3 3,42 9,38 15,83

1п 0,41 0,42 0,31 0,64 1,79

РЬ 0,34 1,36 2,00 9,20 12,91

Амарант багряный

№ 1,08 0,41 0,56 4,37 6,42

Сг 0,36 0,21 0,27 1,66 2,51

Си 2,13 1,15 3,81 7,37 14,46

ы 0,49 0;39 0,26 0,8 1,95

РЬ 0,36 1,25 2,32 8,59 12,52

Сумма четырёх фракций подвижных форм тяжёлых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве под кормовыми культурами варьирует в пределах 1,79-15,83% от валового содержания. Минимальный показатель характерен для цинка в почве под горчицей белой, максимальный - для меди в почве под этой же культурой. При рассмотрении распределения подвижных форм тяжелых металлов по фракциям в почве под изучаемыми кормовыми культурами, наблюдается схожая картина. При изучении распределения подвижных форм ТМ по фракциям в дерново-подзолистой супесчаной почве под кормовыми культурами, выявлено преобладание фракции ТМ, связанной с органическим веществом почвы для всех пяти изучаемых элементов; эта закономерность также отмечалась другими авторами (Плеханова, 2010; Ладонин, 1995).

При рассмотрении влияния кормовых культур на фракционный состав ТМ дерново-подзолистой супесчаной почвы, можно сделать вывод о том, что при выращивании редьки масличной происходит более активное взаимодействие корневых выделений с почвой и частичное высвобождение ионов никеля, цинка и свинца и переход их в почвенный раствор, делая их более доступными, по сравнению с амарантом багряным и горчицей белой. При распределении меди, лидирующее положение занимает горчица белая, а при распределении хрома, наблюдалась примерно равная доступность всех элементов для выращиваемых растений.

По количеству извлеченных ТМ из почвы под горчицей белой и амарантом багряным элементы располагаются в следующий убывающий ряд: медь > свинец > никель > хром > цинк. Из почвы под редькой масличной этот ряд имеет несколько иной вид: свинец > медь > никель > цинк > хром.

По результатам после действия внесенных ТМ наблюдалась картина незначительного увеличения подвижных форм РЬ (у=0,063х+1,34) Ъа (у=0,0303х+0,47) и Си (у=0,015х+0,49), содержание подвижных форм № и Сг не изменилось.

Варианты опыта ^ Подвижные фракции ¿п, мг/кг

я Подвижные фракции N1. мг/кг В Подвижные фракции Сг, мг/кг

Рис.3 Содержание подвижных фракций ТМ, мг/кг согласно вариантам опыта

2,5

Рис.4 Содержание подвижных фракций ТМ, мг/кг согласно вариантам опыта

Увеличение подвижных форм связано с тем, что увеличивается содержание водорастворимого органического вещества, способного к комплексообразованию с ТМ; эти же тенденции проявляются и при внесении больших доз органических удобрений (Глебова, 2009; Савич, 2010). Кроме того сказалось внесение бесподстилочного навоза с высоким содержанием влаги (91-98%) приводящего к разбавлению растворимых веществ и вымыванию их за пределы слоя 0-40см (рис.3,4).

Агроэкологическое обследование почв показало четкую корреляционную зависимость между подвижными формами и валовым содержанием ТМ в почве. Выявлена положительная корреляция высокой степени Хп (г =0,91) и РЬ (г =0,97), а так же слабая положительная корреляция Си (г =0,61).

3.3 Содержание тяжелых металлов в зеленой массе кормовых культур

На загрязненных почвах содержание ТМ в растениях может возрастать в несколько раз, особенно в случаях, когда фоновое содержание этих элементов в результате антропогенных нагрузок многократно увеличивается (Тяжелые..,,1997).

В опыте были использованы три кормовые культуры: редька масличная, горчица белая и амарант багряный. При использовании на корм амарант

скашивают в фазу цветения. Смешивание зеленой массы амаранта и кукурузы в соотношении 1:1, позволяет получить силос с высоким содержанием протеина (Сафаров, 1990). Редьку масличную и горчицу белую скашивали в период массового цветения. Для приготовления силоса кормовые культуры убирают в период плодоношения, когда произойдет естественная подсушка растений до влажности 75-80%. При использовании в качестве сидеральной культуры (на истощенных почвах) амарант и горчицу скашивают в фазе цветения, а редьку масличную - в фазе плодообразования. При производстве компостов зеленую массу растений убирают в поздние сроки её развития (Еськов, 2004).

Данные урожайности кормовых культур представлены в таблице 3 (Тарасов, 2004). В целом применение бесподстилочного навоза даже в высоких дозах (900 кг/га в пересчете на азот) привело к увеличению урожайности: на редьке масличной в 1,8 раза; горчице белой в 2,5 раза и на амаранте багряном в 5 раз.

Применение бесподстилочного навоза КРС способствовало более быстрому развитию растений, они отличались большой высотой и густотой стояния. При построении ' линии тренда кривая урожайности имеет полимиальную зависимость описываемую уравнением (у = - 3,35х2+50,08х-93,63), показывающую что применение сверх высоких доз (900 кг/га в пересчете на азот) дает меньший эффект в виде прибавки урожая, чем при дозе (300 кг/га).

Урожайность зеленой массы редьки масличной колебалась в пределах 513978 ц/га, составляя в среднем 778 ц/га. При внесении тяжелых металлов произошло достоверное снижение урожайности на 7%, по сравнению с вариантами без применения ТМ. Урожайность горчицы белой находилась в пределах 175-455 ц/га, составляя в среднем 346,7 ц/га. Внесение ТМ под горчицу белую не оказывало достоверного влияния на урожайность. Максимальная урожайность амаранта багряного была 1565 ц/га при внесении бесподстилочного навоза в дозе N900. На контрольном варианте урожайность амаранта багряного составила 321 ц/га. При внесении ТМ на фоне N300 и N900 произошло достоверное снижение урожайности на 10 и 17,5% соответственно.

На основе полевого опыта была определена транслокационная способность ТМ под кормовыми культурами. Их содержание в сухом веществе надземной массы растений варьирует в значительной степени и зависит от вида растений и химического элемента (табл.3).

Содержание цинка в сухой массе амаранта багряного составляет 155, горчицы белой - 175 и редьки масличной - 215 мг/кг. Этот показатель превосходит МДУ данного элемента для кормов (3 МДУ). Среднее содержание других ТМ составляет: медь-3,53; свинец-2,42; никель-2,40; хром-0,58 мг/кг.

Таблица 3. Содержание тяжелых металлов в зеленой массе кормовых

культур, мг/кг сухого вещества

Культура Вариант Урожайность з.м.,ц/га мг/кг сухого вещества

№ Сг 2п Си РЬ

Редька масличная Контроль 554,00 3,00 0,50 212,50 2,88 1,13

Контроль (ТМ) ■ 513,00 1,63 0,63 237,50 5,50 2,30

Бесподстилочный навоз N300 872,00 2,75 0,25 175,00 3,63 1,25

Бесподстилочный навозЮОО (ТМ) 842,00 2,66 0,50 215,40 5,81 2,16

Бесподстилочный навоз N900 978,00 3,25 1,00 275,00 6,75 2,00

Бесподстилочный навоз№00 (ТМ) 912,00 1,50 0,75 175,00 2,50 1,50

Среднее 778,50 2,47 0,61 215,07 4,51 1,72

Горчица белая Контроль 175,00 3,20 0,50 180,00, 2,70 2,00

Контроль (ТМ) 176,00 2,75 0,50 175,00 2,50 3,25

Бесподстилочный навоз N300 , 416,00 1,20 0,30 190,00 2,30 1,60

Бесподстилочный навоз N300 (ТМ) 417,00 3,88 1,00 187,50 2,88 3,63

Бесподстилочный навозЫ900 441,00 2,90 0,70 170,00 3,20 1,50

Бесподстилочный навоз №00(ТМ) 455,00 2,10 0,50 150,00 2,00 3,00

Среднее 346,70 2,67 0,58 175,42 2,60 2,50

Амарант багряный Контроль 321,00 1,50 0,90 160,00 3,50 2,60

Контроль (ТМ) 292,00 2,40 0,50 180,00 3,70 3,60

Бесподстилочный навоз N300 1320,00 2,40 0,70 130,00 3,00 3,00

Бесподстилочный навоз N300 (ТМ) 1185,00 1,40 0,60 180,00 3,50 2,40

Бесподстилочный навоз N900 1565,00 3,50 0,18 120,00 4,20 3,60

Бесподстилочный навоз Ш00(ТМ) 1292,00 1,20 0,60 160,00 3,00 3,00

Среднее 995,80 2,07 0,58 155,00 3,48 3,03

НСР05 212,10 0,41 0,11 18,18 0,63 0,41

МДУ 3,00 0,50 50,00 30,00 5,00

При проведении корреляционного анализа было выявлено, что между валовым содержанием РЬ в почве и его накоплением в растениях существует

слабая положительная зависимость (г = 0,56), а на № (г = - 0,82) обратно пропорциональная зависимость. При рассмотрении корреляции между содержанием подвижных форм РЬ и его накоплением в растениях также существует слабая положительная зависимость (г = 0,61) и слабая корреляция на№ (г = 0,61).

При рассмотрении экобезопасности получаемой зеленой массы, можно отметить, что корма не соответствуют МДУ. Содержание цинка на всех вариантах высокое (для грубых и сочных кормов содержание цинка не должно превышать 50 мг/кг) и незначительное превышение хрома. Поэтому данная зеленая масса не может непосредственно скармливаться животным, а должна быть использована для приготовления компостов с торфом, твердой фракцией бесподстилочного навоза, опилками и соломой для получения органических удобрений с определённым содержанием питательных элементов.

Таким образом, в результате наших исследований было выявлено максимальное накопление цинка и меди в зеленой массе редьки масличной, а накоплению свинца в зеленой массе способствует амарант багряный; горчица масличная занимает промежуточное значение.

3.4 Вынос тяжёлых металлов зеленой массой кормовых культур

Различные виды растений при одинаковых условиях произрастания на единицу своей массы накапливают не одинаковое количество ТМ. Вынос тяжёлых металлов урожаем надземной массы растений зависит от вида культуры и химического элемента.

Расчет выноса ТМ культурами показал, что больше всего из почвы выносится цинка (2,8± 0,4 кг/га), это составляет 1,95 ± 0,43 % от общего запаса цинка в слое почвы 0-40 (рис.5).

Рис.5 Вынос Zn урожаем зеленой массы из слоя почвы 0-40 см, кг/га

Рис. 6 Вынос Cu урожаем зеленой массы из слоя почвы 0-40 см, г/га На втором месте стоит медь (58,3± 10,5 г/га) или 0,26 ± 0,05% от общего запаса меди в слое почвы 0-40см, затем следуют свинец (39,6 ± 7,7 г/га) или 0.06 ± 0,02% и никель (38,0 ± 6,8 г/га) или 0,1.0 ± 0,02% (рис.6,7,8).

■ Редька масличная В Горчица белая 0 Амарант багряный '

Варианты опыта

Рис.7 Вынос РЬ урожаем зеленой массы из слоя почвы 0-40 см, г/'га

ВРедька масличная ЕЭГорчнца бечая ОАшранг багряный

140 120 1 100 | S0 á 60 40 20 0 1

Варианты опыта

Рис.8 Вынос № урожаем зеленой массы из слоя почвы 0-40 см, г/га

МО 120 100 80 60 40 20 О

Варианты опытов

ДРедька масщрщая ОГорчта бачая а Амарант багряны^

12 3 4 5 6

Варинга опытов

■Редька масличная ШГорчша белая ШАмаранг багряный

Рис.9 Вынос Сг урожаем зеленой массы из слоя почвы 0-40 см, г/га

Меньше всего выносится хрома (0,5 ± 1,5 г/га) - 0,04± 0,01% (рис.9). Существенной разницы в выносе элементов в вариантах с применением и без применения тяжелых металлов в опыте не обнаружено. Таким образом, опытные культуры по выносу ТМ, за исключением свинца, располагаются в следующий убывающий ряд: редька масличная = амарант багряный > горчица белая.

По выносу свинца этот ряд выглядит следующим образом: амарант багряный > редька масличная > горчица белая.

Вынос ТМ относительно их содержания в слое почвы 0 - 40 см представлена в таблице 4. На первом месте стоит цинк. Редька масличная выносит 3,2 % этого элемента от валового содержания, амарант багряный 2,0 %, а горчица белая - 0,7%.

Таким образом, по выносу ТМ из слоя 0- 40 см дерново-подзолистой супесчаной почвы кормовые культуры располагаются в следующие ряды:

- цинк и никель - редька масличная > амарант багряный > горчица белая;

- свинец и хром - амарант багряный > редька масличная > горчица белая;

- медь - редька масличная = амарант багряный > горчица белая.

Расчет выноса элементов относительно суммы фракций подвижных форм свидетельствует о том, что растения поглощают различное количество ТМ из доступных форм. Если цинк выносится растениями из подвижных форм в пределах 18.5 - 190 %, то свинец всего 0,10 - 1,67 %. Средний вынос для данных элементов составляет соответственно 80 и 0,44% от суммы фракций подвижных форм. Если фракции подвижных форм цинка практически полностью доступны растениям, то фракции подвижных форм свинца практически малодоступны. При применении бесподстилочного навоза в дозе N900 растения редьки масличной и амаранта багряного полностью поглотили цинк из фракций подвижных форм.

Таблица 4. Вынос тяжелых металлов из слоя 0-40 см, %

Культура Вариант Вынос тяжелых металлов в % от общего запаса в слое 0 - 40 см Вынос тяжелых металлов в % от суммы фракций подвижных форм тяжелых металлов

гп Си РЬ № Сг гп Си РЬ N1 Сг

Контроль 1,62 0,17 0,02 0,09 0,04 53,40 1,22 0,12 1,26 0,95

Контроль (ТМ) 1,81 0,29 0,04 0,05 0,02 80,30 1,89 0,40 0,62 1,02

Я Р Бесподстилочный навоз N300 4,82 0,36 0,05 0,10 0,02 105,0 2,55 0,37 1,89 0,68

Бесподстилочный навозЮОО (ТМ) 2,08 0,42 0,06 0,11 0,02 89,80 3,11 0,32 1,68 1,22

01 ч Бесподстилочный навоз N900 7,46 0,64 0,09 0,34 0,11 190,0 4,39 0,65 2,48 3,36

о, Бесподстилочный навоз№00 (ТМ) 1,29 0,20 0,03 0,09 0,05 62,00 1,30 0,21 1,35 2,16

Среднее 3,18 0,34 0,05 0,13 0,04 98,60 2,41 0,35 1,55 1,57

Контроль 0,33 0,05 0,02 0,05 0,01 31,00 0,30 0,14 0,61 0,26

Контроль (ТМ) 0,30 0,04 0,01 0,02 0,01 18,50 0,31 0,10 0,44 0,20

Бесподстилочный навоз N300 0,98 0,11 0,02 0,02 0,01 59,00 0,50 0,15 0,52 0,40

§ Бесподстилочный навозЮОО (ТМ) 1,02 0,12 0,02 0,12 0,03 44,50 0,91 0,26 1,26 1,26

1 О- Бесподстилочный навоз N900 0,87 0,14 0,04 0,07 0,03 50,30 1,02 0,22 1,06 0,94

Бесподстилочный навоз№00 (ТМ) 0,62 0,08 0,02 0,04 0,02 38,60 0,56 0,27 0,94 0,66

Среднее 0,69 0,09 0,02 0,05 0,02 40,30 0,61 0,19 0,81 0,62

Контроль 0,93 0,13 0,04 0,04 0,02 45,00 1,01 0,30 0,50 1,00

Контроль (ТМ) 0,42 0,11 0,03 0,05 0,01 32,90 0,81 0,20 0,66 0,48

£ Бесподстилочный навоз N300 3,33 0,37 0,15 0,21 0,05 146,0 2,73 1,22 2,66 3,50

1 о Бесподстилочный навозЮОО (ТМ) 1.74 0,41 0,05 0,09 0,04 129,0 2,05 0,45 1,60 3,36

1 Бесподстилочный навоз N900 3,47 0,64 0,20 0,28 0,04 133,0 4,65 1,67 5,38 0,92

1 Бесподстилочный навоз№00 (ТМ) 1,96 0,37 0,11 0,07 0,09 123,0 2,77 0,79 1,36 2,20

Среднее 1,98 0,34 0,10 0,12 0,04 101,0 2,33 0,78 2,03 1,91

Доля подвижных форм' меди, поглощенной редькой масличной и амарантом багряным составляет в среднем 2,41 % , горчицы белой - всего 0,60%, а доля подвижных форм никеля поглощенного амарантом багряным

составляет чуть более 2%, редькой масличной -1,6%, а горчицей белой - 0,8% (табл.4).

Средний вынос подвижных фракций хрома, поглощенного амарантом багряным не превышает в среднем 2%, редьки масличной - 1,6%, а горчицей белой - 0,62%.

Нормальное функционирование агроэкосистем в условиях загрязнения предполагает в первую очередь сохранение систем биотрансформации и детоксикации. В качестве оценочных критериев используют показатель самоочищающей способности почвы, степень концентрирования химического элемента в растении - коэффициент биологического поглощения (Агроэкология, 2000). При исследовании механизмов адаптации растений к ТМ, необходимо учитывать уровень их аккумуляции в наземной массе. Поэтому для оценки степени поглощения Ъп, Си, РЬ, Сг, № растениями нами был рассчитан коэффициент биологического поглощения (КБП). Он равен отношению содержания элемента в сухом веществе (мг/кг) к содержанию элемента в почве (мг/кг). В соответствии с классификацией Пелермана (1975) при КБП>1 элементы накапливаются в растениях (элементы концентраторы), а при КБП< 1 только захватываются (элементы деструкторы).

Согласно данным величина КБП N1 изменялась в диапазоне от 0,32 (для амаранта багряного) до 0,42 (для редьки масличной); КБП Сг от 0,11 (для амаранта багряного и горчицы белой) до 0,13 (для редьки масличной); КБП Си от 0,70 (для горчицы белой) до 1,17 (для редьки масличной); КБП Ъп от 5,18 для (горчицы белой) до 10,34 (для редьки масличной); КБП РЬ от 0,16 (для редьки масличной) до 0,25 (для амаранта багряного) (табл.5).

По величине КБП исследуемые элементы можно расположить в следующем порядке: Zn> Си > № > Сг > РЬ. Различия между величинами коэффициентов накопления микроэлементов и ТМ более чем на порядок указывает на предпочтительное поглощение жизненно необходимых элементов по сравнению с токсикантами.

Согласно шкалы И.А.Авессаломова (1987), к элементам сильного накопления относят КБП>10, к элементам слабого накопления 10> КБП>1 и слабого захвата 1>КБП>0,1. В соответствии с данной градацией, к элементам энергичного накопления можно отнести Хп, Си - к элементам сильного накопления, а Сг, РЬ - элементы слабого накопления. Поэтому все выращиваемые растения являются концентраторами ■ й и Си, деконцентраторами (только захватывают)- №, Сг, РЬ.

Таблица 5. Коэффициент биологического поглощения для кормовых

культур согласно вариантам опыта

Культура Вариант КБП

Ni Сг Си Zn Pb

Редька масличная Контроль 0,41 0,17 0,81 7,73 0,11

Контроль (ТМ) 0,24 0,12 1,47 9,31 0,21

Бесподстилочный навоз N300 0,34 0,07 1,10 14,58 0,15

Бесподстилочный навозКЗОО (ТМ) 0,33 0,06 1,32 6,53 0,18

Бесподстилочный навоз N900 0,93 0,22 1,73 20,15 0,24

Бесподстилочный навозЫ900 (ТМ) 0,25 0,15 0,57 3,74 0,07

Горчица белая Контроль 0,73 0,1 0,81 5,00 0,36

Контроль (ТМ) 0,28 0,09 0,60 4,55 0,21

Бесподстилочный навоз N300 0,13 0,06 0,72 6,23 0,12

Бесподстилочный навоз N300 (ТМ) 0,73 0,17 0,79 6,47 0,14

Бесподстилочный HaBO3N900 0,41 0,17 0,82 5,23 0,21

Бесподстилочный навоз N900(TM) 0,21 0,09 0,44 3,61 0,14

Амарант багряный Контроль 0,29 0,14 1,03 7,62 0,31

Контроль (ТМ) 0,39 0,08 1,00 3,79 0,23

Бесподстилочный навоз N300 0,43 0,11 0,73 6,67 0,32

Бесподстилочный навоз N300 (ТМ) 0,2 0,09 0,92 3,87 0,11

Бесподстилочный навоз N900 0,47 0,07 1,00 6,32 0,34

Бесподстилочный навоз N900(TM) 0,14 0,16 0,75 4,00 0,22

Коэффициенты биологического поглощения, рассчитанные на валовое содержание элемента в почве, не всегда отражают действительную миграционную подвижность его в звене «почва — растение», так как в почве

одновременно присутствуют различные формы элементов, отличающиеся прочностью связи и доступностью для растений.

Для более точной оценки связи подвижности ТМ в почве и накопления их растениями используют коэффициент биологического поглощения, рассчитываемый как отношение концентрации элемента в растениях к содержанию его подвижной формы в почве (Мальцев, Ториков, 1999).

Согласно вариантам опыта величина КБП подвижных форм отличается от величин КБП валовых форм, на порядок и выше. В среднем величина КБП подвижных форм по всем исследуемым культурам составляет: N1 - 5,54; Сг -5,06; Си-6,37; 1г\ -310; РЬ- 1,57.

По величине КБП подвижных форм исследуемые элементы располагаются в аналогичном порядке, как и по валовым формам, а именно:

гп>Си>№>Сг>РЬ

На основе данных о КБП для количественного выражения общей способности растений к увеличению концентрации элементов рассчитывается специальный показатель - биогеохимическая активность (БХА), который позволяет судить об общей способности растений к увеличению концентрации химических элементов при извлечении их из почвы (табл.8). Именно по увеличению концентрации можно судить о поглотительной способности кормовых растений и их устойчивости к загрязнению почв ТМ.

Из таблицы 8 следует, что биогеохимическая активность в 2 раза выше при выращивании редьки масличной по сравнению с амарантом багряным и горчицей белой.

Таблица.8 Биогеохимическая активность кормовых культур

Химический элемент Редька масличная Горчица белая Амарант багряный

КБП

N1 0,42 0,42 0,32

Сг 0,13 0,11 0,11

Си 1,17 0,70 0,91

Хп 10,34 5,18 5,38

РЬ 0,16 0,20 0,25

БХА

12,21 6,60 6,96

При рассмотрении БХА по вариантам опыта выявлено, что максимальная активность наблюдалась при внесении бесподстилочного навоза в пересчете на азот N900 и N300 при выращивании редьки масличной (23,26 и 16,24) соответственно (рис. 10).

1 2 3 4 5

Варианты опыта

среднее

в редька масличная я горчица белая В амарант багряный

Рис.10 Биогеохимическая активность кормовых культур согласно вариантам

опыта

Минимальная активность выявлена при внесении бесподстилочного навоза в пересчете на азот N900 на фоне внесения ТМ при выращивании горчицы белой, т.е. совместное внесение ТМ и сверх высоких доз бесподстилочного навоза подавляет биологическую активность на всех исследуемых кормовых культурах, за счет нарушения процессов регуляции в растении.

ВЫВОДЫ

1. Проведенные исследования показали, что дерново-подзолистая супесчаная почва по агроэкологической оценке относится к первой группе загрязнения по содержанию никеля, хрома, меди, свинца и ко второй группе по содержанию цинка, а по экотоксикологоческой оценке, к первой группе почв с выборочным экологическим контролем её качества при выращивании любой сельскохозяйственной культуры.

вариантах искусственно загрязненных почв оставалось выше, по сравнению с вариантами без применения ТМ: цинк - на 3 8%, свинец - на 114%.

3. В почве преобладают фракции ТМ, связанные с органическим веществом. По степени извлечения подвижных ТМ из почвы растениями выстраивается ряд свинец>медь>никель>хром>цинк (под амарантом багряным и горчицей белой), а под редькой масличной-свинец>медь>никель>цинк>хром. Средний вынос растениями подвижных форм ТМ составляет для цинка 80, свинца -0,43, меди -1,78, никеля 1,46 и хрома 1,36%.

4. Агроэкологическое обследование почв показало четкую корреляционную зависимость между подвижными формами и валовым содержанием ТМ в почве. Выявлена положительная корреляция высокой степени Ъл (г=0,91) и РЬ(г=0,97), а так же слабая положительная корреляция Си (г=0,61).

5. Установлено, что опытные кормовые культуры по выносу тяжёлых металлов, за исключением свинца, располагаются в следующий убывающий ряд: редька масличная = амарант багряный > горчица белая. По выносу свинца этот ряд выглядит следующим образом: амарант багряный > редька масличная > горчица белая.

6. По величине КБП исследуемые элементы можно расположить в следующем порядке: Ъа> Си> N1 >Сг> РЬ; все выращиваемые растения являются концентраторами Ъп и Си и деконцентраторами - № , Сг, РЬ. Различия между величинами коэффициентов накопления микроэлементов и ТМ различны, что указывает на предпочтительное поглощение жизненно необходимых элементов по сравнению с экотоксикантами.

7. При проведении корреляционного анализа было выявлено, что между валовым содержанием РЬ в почве и его накоплением в растениях существует слабая положительная зависимость (г = 0,56), а для № она обратно пропорциональная и составляет (г = - 0,82). При рассмотрении корреляции между содержанием подвижных форм РЬ и № и накоплением их в растениях также существует слабая корреляция.

8. При рассмотрении биогеохимической активности по вариантам опыта выявлено, что максимальная активность наблюдалась при внесении бесподстилочного навоза в пересчете на азот N900 и N300 при выращивании редьки масличной (БХА=23,26 и 16,24) соответственно, а минимальная активность выявлена при выращивании горчицы белой. Совместное внесение ТМ и сверх высоких доз бесподстилочного навоза подавляет биологическую активность на всех исследуемых кормовых культурах за счет нарушения процессов регуляции в растении.

9. Применение высоких доз бесподстилочного навоза на легких почвах под кормовыми культурами, в дозах в пересчете на азот N300 и N900, не

приводит к существенному загрязнению дерново-подзолистой супесчаной почвы ТМ. Снижается токсическое действие искусственно внесённых солей ТМ, что отмечается по скорости накопления ТМ; все выращиваемые растения являются концентраторами - Zn и Си и деконцентраторами (только захватывают)- Ni, Cr и Pb .

Публикации

1. Будкина C.B. Фракционный состав подвижных соединений свинца и цинка в дерново-подзолистой почве// Агрохимический вестник - 2010. - № 3. - С.12-13.

2. Будкина C.B. Фракционный состав подвижных форм меди в дерново-подзолистой почве / Международная конференция молодых ученых и специалистов, посвященная 145-летию РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева: Сборник статей. - М.: Изд-во РГАУ - МСХА, 2010 - 171с.

3. Кузнецов A.B., Раскатов В.А., Будкина C.B. Поглощение тяжелых металлов из почвы зеленой массой кормовых культур// Агрохимический вестник -2011,- №3.- С.32-33.

4. Кузнецов A.B., Раскатов В.А., Будкина C.B. Накопление тяжелых металлов в растениях в условиях Владимировской области// Доклады ТСХА (в печати).

5. Кузнецов A.B., Раскатов В.А., Будкина C.B. Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве под кормовыми культурами //Плодородие - 2011.- №4. (в печати).

Отпечатано с готового оругииал-макета

Формат 60х84'/|б. Усл.печ.л. 1.4. Тираж 100 экз. Заказ 257.

Издательство РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Будкина, Светлана Викторовна

Введение.

Глава I. Обзор литературы.

1.1 Пути поступления тяжелых металлов в агроценоз.

1.2 Аккумуляция тяжелых металлов в почве.

1.3 Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов в почвах.

1.4 Фитотоксичность тяжелых металлов.

1.5 Приемы снижения поступления тяжелых металлов в почву и растениеводческую продукцию.

Глава II. Объекты и методы исследования.

2.1 Природно-климатические условия Владимирской области.

2.2 Объекты исследований.

2.3 Биологические особенности возделываемых культур.

2.4 Методы исследования.

2.4.1 Отбор почвенных проб.

2.4.2 Определение валового содержания тяжелых металлов.

2.4.3 Определение фракционного состава подвижных форм тяжелых металлов.

2.4.4 Определение тяжелых металлов в растительных пробах.

Глава III. Результаты исследования и их обсуждение.

3.1 Валовое содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве под кормовыми культурами в полевом опыте.

3.2 Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов дерново-подзолистой супесчаной почвы под различными кормовыми культурами по вариантам полевого опыта.

3.2.1 Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве под редькой масличной.

3.2.2 Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве под амарантом багряным.

3.2.3 Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве под горчицей белой.

3.2.4 Фракционный состав подвижных форм тяжелых металлов под кормовыми культурами.

3.3 Содержание тяжелых металлов в зеленой массе кормовых культур.

Глава IV. Вынос тяжелых металлов различными кормовыми культурами по вариантам полевого опыта.

4.1 Вынос тяжёлых металлов урожаем зелёной массы кормовых культур.

4.2 Вынос тяжёлых металлов от валового содержания по вариантам полевого опыта.

4.3 Вынос фракций подвижных форм тяжелых металлов по вариантам полевого опыта.

4.4 Расчет коэффициента биологического поглощения и биогеохимической активности.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Агроэкологическая оценка фракционного состава подвижных форм тяжёлых металлов дерново-подзолистой супесчаной почвы"

В период интенсивного ведения сельскохозяйственного производства мы имеем дело с новой почвой, значительно видоизмененной под действием человека. Почва испытывает иной порядок антропогенной нагрузки. Новая почва, новые нагрузки на нее и новые требования к ней, определяют необходимость разработки иных методов анализа и путей оптимизации обстановки агросистемы (Савич и др., 2010).

Осознание угрозы экологической катастрофы заставляет человечество все глубже осмыслить коллизии общества и природы и искать пути гармонизации отношений между ними. Для достижения экологической устойчивости и сохранения природно-ресурсного потенциала требуется не только осуществить экологизацию производственной деятельности человека, но и обеспечить охрану природных жизнеобеспечивающих систем (Агроэкология; под ред. Черникова, Чекереса, 2000). Для этого необходимо осуществление системы мер по предотвращению их загрязнения, поддержанию целостности и восстановлению нарушенных земель. Решение этой задачи - не что иное, как возврат долгов природе и введение социально - экономического развития в экологически безопасное русло, определенное возможностями природно-ресурсного потенциала регионов, ёмкостью ландшафтов, т.е. способностью их принять и трансформировать определенное количество вещества и энергии при устойчивом функционировании (Кирюшин, 1996).

Одной из основных задач современной агроэкологии является разработка стратегий реабилитации почв, загрязнёнными различными токсикантами. Тяжёлые металлы являются приоритетными загрязнителями агроэкосистем (Агроэкология, 2000).

К тяжелым металлам (ТМ) относится более 40 химических элементов таблицы Д.И. Менделеева с атомными массами более 50 а.е.м. Здесь следует особо выделить хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, кадмий, олово, сурьму, теллур, ртуть, галлий, свинец, висмут (Алексеев, 1987; Минеев, 1987; Ильин, 1991; Тяжелые ., 1997).

Многие из них необходимы живым организмам, однако, в результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере значительной концентрацией в почве они становятся токсичными для биосферы. Накапливаясь в почве опасных концентрациях, они негативно влияют на жизнедеятельность почвенной биоты, загрязняют сельскохозяйственную продукцию, накапливаются, в конечном счете, в организме животных и человека.

Цель работы

Целью нашего исследования явилась агроэкологическая оценка фракционного состава подвижных форм тяжёлых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве под кормовыми культурами.

Основные задачи работы

2. Изучить уровень и характер изменения фракционного состава подвижных форм ТМ дерново-подзолистой супесчаной почве под культурами интенсивного типа под воздействием агрогенных факторов.

3. Определить транслокацию ТМ в кормовых культурах интенсивного типа на примере редьки масличной, горчицы белой и амаранта багряного.

5. Определить биологический коэффициент поглощения ТМ и биогеохимическую активность кормовых культур.

Фактический материал. Диссертация - итог семилетних исследований автора и обобщения более ранних работ. Основой фактического материала являются результаты полевого опыта, с отбором образцов с двух глубин 0-20 и 20-40см и последующим определением в них валового содержания по пяти металлам (никель, свинец, цинк, медь, хром) в 180 пробах. Определение фракционного состава подвижных форм тяжелых металлов для более детальных исследований почв, проводили методом последовательного фракционирования (экстрагирования) тяжелых металлов в 900-х. пробах, используя метод атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной и беспламенной атомизацией (РД 52.18.685-2006). Также была отобрана зеленая масса кормовых культур (амаранта багряного, редьки масличной и горчицы белой) и определено в 90 пробах содержание тяжелых металлов. Определение тяжелых металлов в растворах золы проводили на атомно-адсорбционном спектрофотометре «Кванта-^.ЭТА».

Автор принимала участие в полевых работах, проведении отбора проб, подготовке проб к анализам, проведении анализов на приборах «Кванта-Z.ЭTA» и АА8 - 30, статистической обработке данных и их обобщению, написанию отчетов.

Впервые изучено распределение подвижных форм ТМ по фракциям под кормовыми культурами на примере редьки масличной, горчицы белой и амаранта багряного: фракция водорастворимых и обменных ТМ (Ф1); фракция специфически адсорбированных и связанных с СаСОз (Ф2); фракция ТМ почв, связанных с оксидами марганца (ФЗ); фракция ТМ, связанная с органическим веществом (Ф4); остаточная фракция ТМ, связанные с кристаллической структурой минералов почв и оксидами железа (Ф5).

В диссертации показано, что сумма четырёх фракций подвижных форм тяжёлых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве под кормовыми культурами варьирует в пределах 1,78-15,83% от валового содержания. Доля водорастворимых и обменных соединений изученных тяжелых металлов колеблется в интервале 0,31-2,18% от валового содержания, составляя в среднем 0,88%) элементов в почве; доля специфически адсорбированных и связанных с карбонатами почв тяжелых металлов - 0,21-1,67% или в среднем 0,77%) от валового содержания. Доля тяжелых металлов, связанная с оксидами марганца колеблется в пределах 0,26-3,81%,составляя в среднем 1,23%о, а доля тяжелых металлов, связанная с органическим веществом варьируется в пределах 0,64-10,84%), составляя в среднем 5,14%.

Таким образом, установлено, что в дерново-подзолистой супесчаной почве преобладают фракции тяжёлых металлов, связанные с органическим веществом. По степени извлечения подвижных форм ТМ из почвы растениями выстраивается ряд: медь>свинец>никель>хром>цинк (под амарантом багряным и горчицей белой) и свинец>медь>никель>цинк>хром (под редькой масличной). Средний вынос растениями подвижных форм ТМ составляет для цинка - 80, свинца -0,43, меди -1,78, никеля 1,46 и хрома 1,36%.

Практическая значимость. На основе полученных данных подвижных форм соединений ТМ в почве и биопродуктивности агроценозов проведена экотоксикологическая оценка территории по степени безопасности почвы и растений и определена биогеохимическая активность кормовых культур при внесении высоких доз органических удобрений в почву. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозной оценки последствий длительного применения жидких органических удобрений под кормовыми культурами: редьки масличной, горчицы белой и амаранта багряного при небольшом загрязнении дерново-подзолистой супесчаной почвы.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международной научной конференции молодых ученых, посвященной 145-летию МСХА имени К.А. Тимирязева (2010) и на заседаниях кафедры экологии РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева (20042010).

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Будкина, Светлана Викторовна

ВЫВОДЫ

1. Проведенные исследования показали, что дерново-подзолистая супесчаная почва по экологической оценке относится к первой группе загрязнения по содержанию никеля, хрома, меди, свинца и ко второй группе по содержанию цинка, а по эколого-токсикологоческой оценке к первой группе почв, с выборочным экологическим контролем её качества при выращивании любой сельскохозяйственной культуры.

2. Внесение ТМ в виде водорастворимых солей привело к незначительному изменению содержания валового содержания меди, как в пахотном, так и подпахотном горизонтах почвы. Содержание свинца и цинка во всех вариантах искусственно загрязненных почв оставалось выше, по сравнению с вариантами без применения ТМ: цинк - на 38% , свинец - на 114%.

3. В почве преобладают фракции ТМ, связанные с органическим веществом. По степени извлечения подвижных ТМ из почвы растениями выстраивается ряд медь>свинец>никель>хром>цинк (под амарантом багряным и горчицей белой), а под редькой масличной -свинец>медь>никель>цинк>хром. Средний вынос растениями подвижных форм ТМ составляет для цинка 80, свинца -0,43, меди -1,78, никеля 1,46 и хрома 1,36%.

4. Агроэкологическое обследование почв показало четкую корреляционную зависимость между подвижными формами и валовым содержанием ТМ в почве. Выявлена положительная корреляция высокой степени Хп (г=0,91) и РЬ (г =0,97), а так же слабая положительная корреляция Си(г=0,61).

6. По величине КБП исследуемые элементы можно расположить в следующем порядке: Ъх\> Си> № >Сг> РЬ; все выращиваемые растения являются концентраторами Zn и Си и деконцентраторами - N1 , Сг, РЬ. Различия между величинами коэффициентов накопления микроэлементов и ТМ различны, что указывает на предпочтительное поглощение жизненно необходимых элементов по сравнению с экотоксикантамй.

7. При проведении корреляционного анализа было выявлено, что между валовым содержанием РЬ в почве и его накоплением в растениях существует слабая положительная зависимость (г = 0,56), а для N1 она обратно пропорциональная и составляет (г = - 0,82). При рассмотрении корреляции между содержанием подвижных форм РЬ и № и накоплением их в растениях также существует слабая корреляция.

9. Применение высоких доз бесподстилочного навоза на легких почвах под кормовыми культурами, в дозах в пересчете на азот N300 и N900, не приводит к существенному загрязнению дерново-подзолистой супесчаной почвы ТМ. Снижается токсическое действие искусственно внесённых солей ТМ, что отмечается по скорости накопления ТМ; все выращиваемые растения являются концентраторами - Zn и Си и деконцентраторами (только захватывают)- № , Сг и РЬ .

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Будкина, Светлана Викторовна, Москва

1. Авессаломов И. А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов: Учебно-методическое пособие/ М.: Изд-во Московского университета, 1987. - 108с.

2. Агроэкология. Под ред. Черникова В.А., Чекереса А.И. М. -М.:«Колос», 2000. 536с.

3. Аканова Н.И., Шильников И.А., Зеленов H.A. Проблема оптимизации реакции среды в почвах зоны известкования РФ. Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева 18-23.08.2008. ЗАО "Ростиздат".- Ростов-на-Дону.- 2008.- С. 152.

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

5. Алексеев Ю.В. Поглощение кадмия злаковыми растениями из дерново-подзолистой и карбонатной почвы // Агрохимия . 2003. - № 8. - С. 80-82.

6. Амосова Я.М., Орлов Д.С., Садовникова JI.K. Охрана почв от химического загрязнения. М.: Изд-во МГУ, 1989. - С. 28-36.

7. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Пущино: ОНГИПНУ РАМ, 1999. - 164с.

8. Бажанова J1.M., Прокопенко И.В. Тяжелые металлы в техногенных почвах,как показатель состояния экологической среды // Самарская Лука: Бюлл. Самара. - 2002.- С.244-248.

9. Байдина H.JI. Инактивация тяжелых металлов гумусом и цеолитами в техногенно- загрязненной почве //Почвоведение. 1994.- №9. -С. 121-125.

10. Бердяева Е.В. Влияние многолетнего применения ОСВ и извести на фракционный состав меди и цинка в дерново-подзолистой почве // Вестник МГУ. Серия 17 почвоведение, 2001. - № 2. - С. 24-29.

11. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. JL: Химия, 1985. - 528с.

12. Балюк С.А., Головина Л.П., Носоненко A.A. Тяжелые металлы в орошаемом земледелии Украины // Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах: Материал научно-практ. конф.- М.: 1994.- С.66-71.

13. Болышева Т.Н., Андронова Л.А. Влияние осадков сточных вод на плодородие дерново-подзолистых почв и экологическую ситуацию в агроландшафте // Сб.: "Плодородие почвы и качество продукции при биологизации земледелия". М., Колос, 1996.- С. 194-201.

14. Бондарева Л.Г. Ландшафты, металлы и человек. М.: Мысль, 1976. -75 с.

15. Бюллетень Географической сети опытов с удобрениями. Выпуск 7. Влияние атмосферных осадков в виде снега на загрязнение сельскохозяйственных угодий (по данным локального мониторинга). М.: ВНИИА, 2009. - 24с.

16. Васильева В. А., Филипова Н.В. Справочник по органическим удобрениям. -М.: Росагропромииздат,1988.- 225с.

17. Вецало О. Влияние основных тяжелых металлов на растения // Вести HAH Белоруссии (сер. биол. наук), 2003. № 6.

18. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М: Изд-во АН СССР, 1957. - 237с.

19. Водяницкий Ю.Н. Изучение фаз носителей Zn и РЬ в почавх методами химического фракционирования и синхротронного рентгеновского анализа// Агрохимия. - 2010- - №8.- С. 77.

20. Водяницкий Ю.Н. Методы последовательной экстракции тяжелых металлов из почв — нловые подходы и минералогический контроль// Почвоведение. 2006-. - №10.- С. 190.

21. Гармаш Н.Ю. Воздействие повышенного содержания тяжелых металлов в субстрате на пшеницу и картофель// Изв. СО АН СССР, сер.биол., 1983. Вып.2. - С.84-87.

22. Глазовская М.А Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. - 328 с.

23. Глебова И.В. Закономерности сорбционного распределения тяжелых металлов в почвах Центрального Черноземья. Автореф дис. доктора с/х наук.- Курск, 2009. 60 с.

24. ГОСТ 27548-87. Корма растительные. Методы определения влаги.

25. Граковский В.Г., Сорокин С.Е., Фрид A.C. Санация загрязненных почв и рекультивация нарушенных земель в России // Почвоведение. 1994. - №5.- С.67.

26. Гришина A.B., Баринов В.Н., Иванова В.Ф. Эколого-агрохимическая характеристика тяжелых металлов в земледелии // Бюллетень ВИУА №115. -М.: ВИУА, 2001. С. 125- 126.

27. Дабахов М.В, Дабахова Е.В., Титова В.И. Экотоксикология и проблемы нормирования. Н-Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005. - С. 103-119.

28. Девятова Т.А., Дудкин Ю.И. Экологическое нормирование содержания тяжелых металлов в черноземах // Тяжелые металлы в окружающей среде: Тез. докл. Междунар. симпоз. Пущино ,1996.- С. 30-40.

29. Добровольский B.B. География микроэлементов. Глобальное рассеивание. М.: Мысль, 1983. - 272с.

30. Добровольский Г.В., Гришина JI.A. Охрана почв. М.: Изд-во МГУ, 1985. -224с.

31. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. Экологическое значение почв. М.: Наука, 1990. - 261с.

32. Добровольский В.В. Высокодисперсные частицы почв, как фактор массопереноса тяжелых металлов в биосфере// Почвоведение. 1999. -№11.- С. 1309.

33. Другов Ю.С. Экспресс анализ экологических проб/ Ю.С. Другов, А.Г.Муравьев, A.A. Родин М.: БИНОМ, 2010. - 424с.

34. Елпатьевский П.В.,Луценко Т.Н. Роль водорастворимых органических веществ в переносе металлов техногенного происхождения по профилю горного бурозема // Почвоведение. 1990. №6. - С. 30-40.

35. Еськов А.И., Духаниин Ю.А., Тарасов С.И. Фиторемедиация почв, загрязненных бесподстилочным навозом. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2004. - 186с.

36. Еськов А.И., Тарасов С.И. Фиторемедиация почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, «Вестник Россельхозакадемии», 2004.- № 5.- С.68-71.

37. Еськов А.И., Новиков М.Н., Тужилин В.М., Самохина O.A. и др. Система биологизации земледелия в Нечерноземной зоне. (Научно практические рекомендации на примере Владимирской области). М.:ФГНУ «Росинформагротех»,2007. - С. 259 - 270.

38. Душенков В., Раскин И. Фиторемедиация: зеленая революция в экологии// Агро XXI, 2000. №9. - С.20.

39. Захарова O.A. Предотвращение деградации орошаемых сточными водами серых лесных почв региона // Экологическая безопасность и устойчивое развитие регионов: (тез.) доклад межрегиональной практической конференции. Рязань, 1999,- С.46-47.

40. Зырин Н.Г., Каплунова Е.В., Сердюкова A.B. Нормирование содержания тяжелых металлов в системе «почва- растение» // Химия в сельском хозяйстве, 1985. № 6, - С. 45-48.

41. Зырин Н.Г., Черных H.A. Трансформация соединений свинца в дерново-подзолистой почве// Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. JL: Гидрометеоиздат , 1989. - С. 179-183.

42. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в Западной Сибири// Почвоведение. -1987.-№ 11.-С. 87-94.

43. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе «почва-растение». -Новосибирск: Наука, Сиб. отд., 1991. 150с.

44. Ильин В.Б. Система показателей для оценки загрязненности почв тяжелыми металлами // Агрохимия. 1995.- №1. -94с.

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

46. Касатиков, В. А. Влияние мелиорантов и осадков городских сточных вод на миграцию тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве /В.А. Касатиков, А.И. Еськов, В.А. Черников // Известия ТСХА. 2008. -№1.- С. 33-40.

47. Касатиков, В.А. Накопление тяжелых металлов в почве при внесении осадков городских сточных вод / В.А. Касатиков, С.М. Касатикова, C.B. Сабуров // Агрохимия. -1994. №1.- С. 70-74.

48. Кауричев И.С., Яшин И.М., Черников В.А. Теория и практика метода сорбционных лизиметров в экологических исследованиях. М.: Изд-во МСХА, 1996.- 142с.

49. Кашин В.К., Иванов Г.М. Никель в почвах Забайкалья // Почвоведение- 1995.-№10.-С. 1291-1298.

50. Кирейчева Л.В., Глазунова И.В. Методы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Почвоведение 1995. - №7. - С. 892896.

51. Кирпатовский И.П. Охрана природы: Справочник. М.: - Химия, 1974.- 208с.

52. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. М.: Колос, 1996. -С.7-20.

53. Кузнецов А.В., Кузнецов М.А, Раскатов В. А. Результаты агроэкологической оценки почв сельскохозяйственных угодий Российской Федерации на основе ПДК и ОДК// Доклады ТСХА вып. 276, 2004. С.338-341.

54. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. - 264с.

55. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Влияние загрязнения тяжелых металлов на эколого-биологические свойства чернозема обыкновенного // Экология. 2000.- №1.- С. 193-201.

56. Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах проблемы и методы изучения // Почвоведение. - 2002. - №6, С. 682-692.

57. Ладонина Н.Н., Ладонин Д.В. Загрязнение почв юго-восточного административного округа г. Москвы медью и цинком // Экология.- 2000. -№1. С. 61-64.

58. Jlapxep В. Экология растений. М.: Мир, 1978. - 185с.

59. Найт П.Х, Тнке П.Б. Движение растворов в системе «почва- растение» -М.: Колос, 1980, 53с.

60. Небольсин А.Н., Небольсина З.П., Алексеев Ю.В. и др. Известкование почв загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимия. 2004.- №3 - С.48-54.

61. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М.: Химия, 1996. - 319с.

62. Максимов П.Г., Васильева Н.В., Кузнецов A.B. и др. Агроэкологическая характеристика почв Российской Федерации по содержанию тяжёлых металлов, мышьяка и фтора (по состоянию на 01.01.2000 г.). М.: Агроконсалт, 2002. - 50с.

63. Мальцев В.Ф., Ториков В.Е., Торикова О.В. Особенности накопления тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами // Arpo XXI. -1999.-№11.-С. 21-22.

64. Марымов В.И., Оголева В.П. Биохимия, жизненно необходимые металлы на земледельческих полях орошения. Волгоград: ВСХИ, 1990. -84с.

65. Марченко А.И., Соколов М.С. Фиторемедиация почв, загрязненных нефтепродуктами// Arpo XXI. 2001.- №3. - С.3-5.

66. Матвеев Н.М. Павловский В.А., Прохорова Н.В. Экологические основы аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Поволжье. Самара: Самарский университет, 1997. -215с.

67. Методических указания по агрохимическому обследованию почв сельскохозяйственных угодий. М.:ЦИНАО, 1982. - 157 с.

68. Методические указания по проведению полевых и лабораторных исследований при контроле загрязнения окружающей среды металлами -М.: Гидрометиоиздат, 1981. С. 45-73.

69. Минеев В.Г. Органические удобрения в интенсивном земледелии. М.: «Колос», 1984. - С. 142-143.

70. Минеев В.Г. Экологические проблемы агрохимии: Учебное пособие -М.: Изд-во МГУ, 1987. 285с.

71. Минеев В.Г., Валитова А.П., Болышева Т.Н., Кижапкин П.П. Фиторемедиирующий эффект различных культур // Плодородие. 2006. - № 1. - С.34-36.

72. Мудрый И.В. Гигиеническая оценка химического загрязнения почвы и качества с.-х. культур в условиях орошения сточными водами // Гигиена и санитария 1997.- №5. -С.9-11.

73. Мур Д., Раммарути С. Тяжелые металлы в природных водах. М.: Мир, 1987. -285с.

74. Ушакова Н.Н, Николаева Е.П., Моросанова С.А. Пособие по аналитической химии. М.: Изд-во МГУ, 1978. - 42 с.

75. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва растение -удобрения// Химия в сельском хозяйстве. - 1995. - №4. - С. 8-16.

76. Овчаренко М.М. Реакция почвенной среды и кальция на содержание тяжелых металлов в растениях // Агрохимический вестник. 2001. - № 3 — С.24-27.

77. Пасынкова М.В. Особенности миграции хрома в системе «почва -растение» // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 217-220.

78. Петров Н.Ю., Трофимова Т.А., Фиторемедиация техногенно-загрязненных тяжелыми металлами светло каштановых почв южной пригородной агропромзоны г. Волгограда с помощью горчицы сарептской// Аграрный вестник Урала. 2009. - №9. - С.63.

79. Первушина Р.И., Зырин, Н. Г., Малахов С.Г. Показатели загрязнений системы почва растение кадмием//Тр. ИЭМ, вып. 14(29), 1984. - С. 17-25.

80. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. -342с.

81. Платонов И.Г., Кузнецов А.В., Кашанский А.Д. Содержание тяжелых металлов в почвах основных типов и подтипов Российской Федерации/ Актуальные проблемы почвоведения, агрохимии и экологии. М.: Изд-во МСХА, 2004. - С.2002-2009.

82. Плеханова И.О., Кутукова Ю.Д., Обухов А.И. Накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями при внесении осадков сточных вод // Почвоведение. 1995. - №12. - С.1530-1536.

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

84. Плеханова И.О., Бамбушева В.А. Экстракционные методы изучения состояния тяжелых металлов в почвах и их сравнительная оценка // Почвоведение.- 2010.- № 9.- С. 1081-1088.

85. Покровская С.Ф. Регулирование поведения свинца и кадмия в системе почва растение. — М.: - 1995.

86. Потатуева Ю.А., Сидоренкова Н.К., Прищеп Е.Г. Агроэкологическое значение примесей тяжелых металлов и токсичных элементов в удобрениях // Агрохимия. 2002. - №1. - С.85-95.

87. Почвоведение / под ред. Кауричева И.С. М.: Агропромиздат, 1989. -719с.

88. Праздников С.С. Баланс тяжелых металлов в агроценозах дерново-подзолистых почв Московской области / Плодородие почвы и качество продукции при биологизации земледелия. -М.: Колос, 1996.- С.305-320.

89. Протасова Н.А., Щербаков А.П., Копаева М.Т. Редкие и рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья.- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1992. 168с.

90. Прохорова Н.В., МатвеевН.М., Павловский В.А. Аккумуляция тяжелых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном и степном Поволжье. — Самара: Самарский университет, 1998. — 131с.

91. Раскатов В.А., Гуламов М.И., Полиев В.А., Ходырев A.A. Моделирование взаимодействия экологических факторов. -М: Тверь , 2003.-192с.

92. Раскатов В.А., Черников В.А. Критерии оценки экологической обстановки территории, в кн. «Агроэкология» М.: Колос, 2000. - С. 388405.

93. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.: Мысль , 1990. - 637с.

94. РД 52.18.685-2006. Методические указания. Определение массовой доли металлов в пробах почв и донных отложениях. Методика выполнения измерений методом атомно-абсорбционной спектро фотометрии. НПО "Тайфун". Н.Новгород, 2007. - 5с.

95. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986. - 220с.

96. Савич В.И. и др. Интегральная оценка плодородия почв: Монография / В.И. Савич, Д.С. Булгаков, Н.Г. Вуколов, В.А. Раскатов, A.A. Васильев,

97. О.И. Сюняев, И.О. Ченышев. М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2010. 347 с.

98. Савич В.И., Сычев В.Г., Замараев А.Г., Сюняев Н.К. Энергетическая оценка плодородия почв. М. ВНИИА, 2007. - 500с.

99. Садовникова Л.С. Использование почвенных вытяжек при изучении соединений тяжёлых металлов // Химия в сельском хозяйстве. 1997.- С.37 -40.

100. Садовникова Л.С., Решетникова С.И. Методические основы восстановления низко плодородных почв, загрязненных тяжелыми металлами // Улучшение и использование малопродуктивных почв.-Новочеркасск, 1991. С.109-117.

101. Сенновская Т. Сад у дороги// Журнал «Наука и жизнь». М.: Изд-во «Правда», №5, 2006. С. 27.

102. Серегина И.В Распределение тяжелых металлов в растениях и их действие на рост. Автореф. дис. доктора биол. наук. Москва, 2009. - С. 60.

103. Сизов А.П., Хомяков Д.М., Хомякова П.Н. Проблема борьбы с загрязнением почв и продукции растениеводства. М: МГУ, 1990. - С. 19-30.

104. Соколова Т.А., Прокашева В.В., Носов В.В. Изменение минералогического состава тонкодисперсных фракций почв под влиянием внесения удобрений в связи с проблемами почвенного мониторинга // Бюллетень ВИУА. 2001. - № 115. - С. 99-101.

105. Сычев В.Г., Ефремов E.H., Лунев М.И., Кузнецов A.B. Система агроэкологического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения.-М.: Россельхозакадемия, 2006. С. 79.

106. Тарасов С.И. . «Экологические проблемы использования органических удобрений»// Химизация сельского хозяйства. 1990. - № 5. - С. 28-31.

107. Тарасов С.И. и др. Фитореабилитация почв, загрязненных бесподстилочным навозом, пометом. Владимир: ВНИПТИОУ, 2003. - 100с.

108. Тиво П.Ф., Быцко И.Г. Тяжелые металлы и экология. М.: ЮНИПОЛ, 1996. - 192с.

109. Титова В.И., Дабахов М.В.,Краснов Д.Г. Рекомендации по экологической оценке и мерам снижения загрязнения почв прилегающих к сельскохозяйственным угодьям компонентов окружающей среды. Н-Новгород, ВВАГС, 2005. - 60с.

110. Торшин С.П. Влияние естественных и антропогенных факторов на формирование микроэлементного состава продукции растениеводства. Автореф. дисс. докт. биол. наук. М.: МСХА, 1998.- 32с.

111. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение. Под ред. М.М. Овчаренко. М.: ТГТПС, 1997. -290с.

112. Умаров Н.М., Азиева Е.Е. Некоторые биохимические показатели загрязнения почв тяжелыми металлами/ Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980. - С.56-59.

113. Фокин А.Д. Почва, биосфера и жизнь на земле. М.: Колос, 1986.-233с.

114. Фокин А.Д. О роли органического вещества почв в функционировании природных и сельскохозяйственных экосистем // Почвоведение. 1994. № 4. -С. 40-45.

115. Цинк и кадмий в окружающей среде. М.: Наука, 1992. - 199с.

116. Челищев Н.Ф., Челищева Р.В. Значение ионообменных свойств природных цеолитов для выхода из пищевых цепей токсичных металлов// Природные цеолиты в с/х. Тбилиси, 1980. С.46-52.

117. Челищев Н.Ф., Берштейн Б.Т., Володин В.Ф. Цеолиты новый тип минерального сырья. - М: Недра, 1987. - 176с.

118. Черников В.А., Соколов О. А. Экологически безопасная продукция. -М: Колос, 2009. 440с.

119. Черных H.A., Черных И.Н. О качестве растениеводческой продукции при разных уровнях загрязнения почв тяжелыми металлами // Агрохимия. -1995.-№5,- С.97-101.

120. Чиркова Т.В. Амарант культура XXI века. - С.-П.: Соросовский образовательный журнал в текстовом формате , 1999. - С. 123-128

121. Шагиева Ю.А. Тяжелые металлы в почвах и растениях башкирского Зауралья в условиях техногенеза: Автореф. Дис. .канд.биол.наук. -Тольятти, 2002. 20с.

122. Ягодин Б.А., Смирнов П.М., Петербургский A.B. и др.// Агрохимия. -М: Агропромиздат,1989. -639с.

123. Ягодин Б.А., Маркелова В.Н., Панферова Г.В. Аккумуляция микроэлементов в овощных культурах в зависимости от условий минерального питания//Известия ТСХА.- 1993.- Вып.2. С. 126-134.

124. Ягодин Б.А. Тяжелые металлы и здоровье человека// Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 4. - С. 18-20.

125. Яшин И.М., Шишов Л.Л., Раскатов В.А. Почвенно-экологические исследования в ландшафтах // М.: Изд-во МСХА, 2000.- 560с.

126. Яшин И.М., Раскатов В.А. Особенности экологической концепции гумусообразования в почвах тайги Сборник статей «Почвенные режимы и их агроэкологическая оценка». К столетию проф. С.П. Яркова. // М.: Изд-во МСХА, 2003. С. 180-190

127. Chaney R.L., Plant uptake of inorganic waste constituents // James F. Parr, Paul B. Marsh and Joanne M. Kla (eds.) Land Trealment of Hazardous Wastes. Noyes Data Corp. Park Ridge, NJ. 1983, p 50-76

128. Controles de residus dans les dengrees animales. Abeille Fr. Apiculteur, 1992, N769, p. 116-118.

129. Geuzens P.L. Soil contamination with cadmium in Flanders Review and possible sanitation techniques// Contaminated soil. 1988. V.2. 1087-1089.

130. Hickey W.J.; Fuster D.J.; Lamar R.T. Transformation of atrazine in soil by Phanerochaete chrysosporium. Soil Biol. Biochem., 1994; Vol. 26, №12, p. 16651669

131. Hinesly T.D., Alexander D.E., Redborg H.E., Ziegler E.L. Effect of soil cationexchange capacity on the uptake of cadmium by corn.// Agron. J., 1982, 74, p. 469-474.

132. Ibrahim A. H., Gawish S.P, Elsedfy U.A. Heavy metal accumulation in soil and plant as influenced by prolonged irrigation with sewage water // Ann agr/ sc.-1992, vol. 37, wl. p. 283-291

133. Iskandar I.K., Adriano D.C. Remediation of soil contaminated with metals -areview of current practices in the USA// in Remediation of soils contaminated with metals, Iskandar I.K. and Adriano D.C., Eds., Science reviews, Northwood, 1997,p.l 54-160.

134. Lasat M.M. Phytoextraction of metals from contaminated soil; a revied of plant/ soil/metal interaction and assessment of pertinent agronomic issues research//Journal of hazardous substance. 1997 . Vol. 2. P.3-28.

135. Maliszewska W., Werzbicka N. The influence of lead, zinc and cooper on the development and activity of microorganisms in soil. Agric. Environ. Quality, 1978, v.8, p. 135.

136. Miller R.W., Azzari A.S., GardinerD.T. Heavy metals in crops as affected by soil types and sewage sludge rates// Communic. In Soil Sc. Plant Analysis, 1995, Vol. 26, N 5/6, p.703-711

137. Mortvedt J.J. Cadmium levels in soils and plants from some long-term soil fertility experiments in the United States of America.; J. Environ. Qual., 1987, 16(2), p. 137-198.

138. Shuman L.M. Fractionation method for soil microelement.// Soil Science, 1985, 140, p.11-22.

139. Short J.J. An examination of various soil excavation techniques of herbicideorange contamination at the Naval construction Battalion Center, Gulfport, Mississippi// Contaminated soil. 1988. V.l. 901-909

140. Sinha Sarita. Accumulation of Cu, Cd, Cr, Mn and Pb from artificially contaminated soil by Bacora monnieri.// Environ. Monit. And Assess-1999. v. 57. № 3. p. 253-264.

141. Zeien H., Brümmer G.W. Chemische Extraktion zur Bestimmung von Schwermetallbindungsformen in Böden. (In German.) Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch. 1989;59:505-510.

142. Zeien H., Brummer G.W. Ermittlung der mobilitaet und bindungsformen vonschwermetallen in boeden mittels sequentieller extraktionen.// Mitt. Dtsch. Bodenkundi Gesellsch., 1991, 66, 1, p. 439-442.

143. Наименование вещества Величины ПДК (мг/кг) почвы с учетом фона (Кларк) Лимитирующий показатель вредности1 2 3

144. Предельно допустимые концентрации (ПДК) Валовое содержание

145. Ванадий 150,0 Общесанитарный

146. Ванадий+марганец 100,0+1000,0 Общесанитарный

147. Мышьяк 2,0 Транслокационный1. Ртуть 2Д Транслокационный

148. Свинец 32,0 Общесанитарный

149. Свинец+ртуть 120,0+1,0 Транслокационный

150. Сурьма 4,5 Воздушномиграционный1. Подвижная форма

151. Кобальт (1) 5,0 Общесанитарный

152. Марганец, извлечен 0,1н Н2Б04 черноземы 700,0 Общесанитарный

153. Дерново-подзолистые почвы:рН 4,0 300,0 ОбщесанитарныйрН 5,1-6,0 400,0 ОбщесанитарныйрН>6,0 500,0 Общесанитарный

154. Извлекаем ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8чернозем 140,0 Общесанитарный

155. Дерново-подзолистые почвы:рН 4,0 60,0 ОбщесанитарныйрН 4,1-6,0 80,0 ОбщесанитарныйрН>6 100,0 Общесанитарный

156. Медь (2) 3,0 О бщесанитарный

157. Никель (2) 4,0 Общесанитарный

158. Свинец (2) 6,0 Общесанитарный

159. Цинк (2) 23,0 Трансл окационн ый

160. Фтор (2) 2,0 Транслокационный

161. Хром (2) 6,0 Общесанитарный1. Водорастворимая форма

162. Фтор (3) 10,0 Транслокационный

163. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК)1. Валовое содержание, мг/кг1. Никель:

164. Песчаные и супесчаные 20,0 Общесанитарный

165. Кислые суглинистые и глинистые

166. С рН < 5,5 40,0 Общесанитарный

167. С рН >5,5 80,0 Общесанитарный1. Медь:

168. Песчаные и супесчаные 33,0 Общесанитарный

169. Кислые суглинистые и глинистые

170. С рН < 5,5 66,0 Общесанитарный

171. С рН >5,5 132,0 Общесанитарный1. Цинк:

172. Песчаные и супесчаные 55,0 Транслокационный

173. Кислые &#, 1089;углинистые и глинистые

174. С рН < 5,5 110,0 Транслокационный

175. С рН >5,5 220,0 Транслокационный1. Мышьяк:

176. Песчаные и супесчаные 55,0 Транслокационный

177. Кислые суглинистые и глинистые 2,0 Транслокационный

178. С рН < 5,5 5,0 Транслокационный

179. С рН >5,5 10,0 Транслокационный1. Кадмий:

180. Песчаные и супесчаные 0,5 Транслокационный

181. Кислые суглинистые и глинистые

182. С рН < 5,5 1,0 Транслокационный

183. С рН >5,5 2,0 Транслокационный1. Свинец:

184. Песчаные и супесчаные 32,0 Общесанитарный

185. Кислые суглинистые и глинистые

186. С рН < 5,5 65,0 Общесанитарный

187. С рН >5,5 130,0 Общесанитарный

188. Группировка почв для эколого-токсикологоческой оценки по содержанию подвижных форм тяжелых металлов, мг/кг (ацетатно-аммонийный буферный раствор, рН 4,8) (Тяжелые., 1997)

189. Тяжелые Класс Группы почвыметаллы опасности 1 2 3 4 5

190. Свиней 1 менее 3,0 3,0-6,0 6,1-12,0 12,1-18,0 более 18,0

191. Цинк 1 менее 10,0 10,0-23,0 23,1-46,0 46,1-69,0 более 69,0

192. Медь 2 менее 1,5 1,5-3,0 3,1-15,0 15,1-30,0 более 30,0

193. Никель 2 менее 2,0 2,0-4,0 4,1-20,0 20,1-40,0 более 40,0

194. Хром 2 менее 3,0 3,0-6,0 6,1-30,0 30,1-60,0 более 60,0

195. Кобальт 2 менее 2,5 2,5-5,0 5,1-25,0 25,1-50,0 более 50,0

196. Временный максимально-допустимый уровень (МДУ) некоторых химических элементов в кормах для сельскохозяйственныхживотных, мг/кг корма *(6)

197. Химический элемент Комбикорма Зерно и зернофураж Грубые и сочные корма Корне клуб-непло дысвиньи птица Крупный и мелкий рогатый скот

198. Откормочная Яйцено екая Откормо чный Моло чный

199. Ртуть ОД 0,1 0,05 од 0,05 од 0,05 0,05

200. Кадмий 0,4 0,4 0,30 0,4 0,30 0,3 0,30 0,30

201. Свинец 3,0 5,0 3,00 5,0 3,00 5,0 5,00 5,00

202. Мышьяк 1,0 1,0 0,50 1,0 0,50 0,5 0,50 0,50

203. Медь 80,0 80,0 80,00 30,0 30,00 30,0 30,00 30,00

204. Цинк 100,0 100,0 50,00 100,0 50,00 50,0 50,00 100,00

205. Железо 200,0 200,0 100,00 200,0 100,00 100,0 100,00 100,00

206. Сурьма 1,0 1,0 0,50 1,0 0,50 0,5 0,50 0,50

207. Никель 3,0 3,0 1,00 3,0 1,00 1,0 3,00 3,00

208. Селен 1,0 1,0 0,50 1,0 0,50 0,5 1,00 1,00

209. Хром 1,0 1,0 0,50 1,0 0,50 0,5 0,50 0,50

210. Фтор 50,0 50,0 20,00 20,0 10,00 10,0 20,00 20,00

211. Иод 5,0 5,0 2,00 5,0 2,00 2,0 2,00 5,00

212. Молибден 3,0 3,0 2,00 3,0 2,00 2,0 2,00 2,00

213. Кобальт 2,0 3,0 2,00 3,0 2,00 1,0 1,00 2,00

214. Уточняются в каждом конкретном случае в зависимости от качества сточных вод; их подготовки, режима орошения, выращиваемых культур, сроков уборки урожая и способа его использования, площади ЗПО .

215. Определение патогенных микроорганизмов проводится по эпидпоказаниям.(3) Токсичные соли, сумма которых составляет 12,9 мг эк/л.

216. Методические указания по диагностике, профилактике и лечению отравлений сельскохозяйственных животных нитратами и нитритами, утвержденные Главветуправлением СССР 28.03.91, а также Указания Главветуправления Минсельхоза России от 07.05.92 N 22-7/27

217. Согласованы с Минздравом СССР и Минжилкомхозом РСФСР, 1988 г. *(6) Утвержден Главным управлением ветеринарии Госагропрома СССР 07.8.87

Информация о работе

Будкина, Светлана Викторовна
кандидата биологических наук
Москва, 2011
ВАК 03.02.08

Диссертация

Агроэкологическая оценка фракционного состава подвижных форм тяжёлых металлов дерново-подзолистой супесчаной почвы - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы