Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД И МЕЛИОРАНТОВ НА БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЛЕВОГО АГРОЦЕНОЗА

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД И МЕЛИОРАНТОВ НА БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЛЕВОГО АГРОЦЕНОЗА"



На правах рукописи

МОХАММЕД Акаилх Тома

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ

ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД И МЕЛИОРАНТОВ НА БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЛЕВОГО АГРОЦЕНОЗА

Специальность 03.00.16 — экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва — 2001

Актуальность исследований. Проблема утилизации осадков городских сточных вод (ОСВ) - продую-а очистки сточных вод коммунального хозяйства и промышленности достаточно остро стоит в Российской

ства, азота и зольных элементов, в первую очередь фосфора. Это обуславливает целесообразность их использования в качестве нетрадиционных органических удобрений в сельском хозяйстве, городском озеленении и т.д. Однако при применении ОСВ в качестве удобрения возможно загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами. Наиболее интенсивно это происходит при использовании ОСВ в повышенных дозах, достигающих 75 и более тонн по сухому веществу на 1 га удобряемой площади. Вызывает тревогу и наличие большого количества неспецифической, часто патогенной микрофлоры, попадающей в почву в составе ОСВ. Остатки сточных вод в силу содержания в них тяжёлых металлов (ТМ) могут оказывать'негативное влияние на почвенную микрофлору; ' -- - ■ ••:•■ ■ . ' ' - • • - ... .

Существующие технологии очистки ОСВ от ТМ не находят широко- . го применения из-за нерентабельности, поэтому возникла проблема утилизации высоких доз осадков на локальной территории. В связи с этим становится актуальным проведение исследований по поведению ТМ в системе почва — ОСВ - растение в условиях использования физических и физико-химических факторов, снижающих доступность ТМ растениям. ' 4 "' • ■- <■ .. г;.;.-. ■

Цель и задачи исследований. Ранее проведёнными исследованиями установлено, что. почвенные разности обладают различной способностью к иммобилизации ТМ, поступающих в почву в составе ОСВ. Эта способность определяется физическими и физико-химическими свойствами почвы. Однако часть ТМ в составе ОСВ становится доступной растениям. . Чтобы оценить степень доступности ТМ в зависимости

федерации и других странах. Осадки сточных вод имеют сложный полиэлементный состав со значительным содержанием органического веще-

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ Ьк'ЦЛИОТЕКА

Моск. сольскахоз. академии

от нагрузки почвы ОСВ и использования мелиоративных приёмов необходимо проведение соответствующих полевых и лабораторных исследований В связи с этим возникает целесообразность проведения исследований в системе почва - ОСВ - растение в условиях экстремальных доз ОСВ и рекультивации загрязнённых почв с целью изменения их физических и физико-химических параметров

Научная новизна Научной новизной работы является выявление экологических и физико-химических аспектов рекультивации почв, удобренных высокими дозами ОСВ Для этого использовались различные виды мелиорантов, отличающихся степенью и видом влияния на физико-химические свойства почвы и миграцию ТМ в системе почва — ОСВ -растение

С целью изучения роли органического вещества почвы в процессе иммобилизации ТМ почвой исследования проводились также в опыте с внесением ОСВ на варианты с различной степенью гумусированности пахотного слоя почвы Установлено, что одним из факторов, способных выявить биологическую эффективность'мелиорантов является микро-биота, обладающая определённой устойчивостью к полиметаллическому загрязнению дерново-подзолистых почв

Цель работы. Целью работы являлось изучение влияния различных видов мелиорантов (глина, цеолит, доломитовая мука, торф, органическое вещество почвы) на процесс рекультивации загрязнённой почвы В связи с этим в ходе исследований решались следующие задачи по комплексной оценке влияния мелиорантов на

♦ агрохимические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы,

♦ продуктивность сельскохозяйственных культур,

♦ валовое содержание и концентрацию подвижных форм ТМ в дерново-подзолистой супесчаной почве,

♦ миграцию ТМ в профиле дерново-подзолистой супесчаной почвы,

♦ биогеохимические, показатели сельскохозяйственных культур

. Практическая значимость, По результатам исследований дана комплексная эколого-биологическая и агрохимическая оценка использования различных мелиорантов с целью рекультивации почв, загрязнённых повышенными дозами осадков городских сточных вод.

. Апробация работы. Результаты исследований были доложены на научно-практической конференции «Круговорот биогенных веществ и плодородие почв в адаптивно-ландшафтном земледелии России» (Москва 11-13 сентября 2000г.), научно-практическом семинаре-совещании «Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения» (Челябинск 26-27 октября 2000г.)

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах и состоит _из введения, обзора литературы, описания, программы и методики проведения исследований, результатов исследова-, ний, выводов и предложений производству и приложений. Список литературы включает 141 источника , в том числе 62 источника иностранных авторов). Диссертация содержит 25 таблиц и 6рисунков....

; ; ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. .. . ч

г . Полевые исследования проводились в стационарных опытах Всероссийского научно-исследовательского, конструкторского и проектно-технологического института органических удобрений , и торфа.. Почва опытных участков дерново-слабооподэоленная супесчаная, сформиро-, ванная на двучленных ледниковых отложениях. Пахотный и иллювиальный • горизонты. находятся - в толще супесчаного отложения, перекрывающего тяжёлый моренный суглинок. Рельеф участка выровненный. Мелкоделяночный полевой опыт с целью изучения действия и последействия различных мелиорантов на агрогеохимические свойства почвы, удобренной высокой дозой осадков сточных вод (100 т/га по сухому

веществу), заложен в 1998г' Размер делянок 2,0 м х 2 0 м Повторность опыта — пятикратная

Используемые в опыте доломитовая мука, цеолит, глина, торф применялись с целью изменения физических и агрохимических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы влияющих в свою очередь на подвижность и доступность растениям ТМ, внесённых в почву с ОСВ

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. ' '

1. Влияние осадков сточных вод и мелиорантов на агрохимические свойства почвы, растений и продуктивность ячменя *

Совместное внесение ОСВ и мелиорантов приводит к изменению как кислотно-основных свойств почвенного поглощающего комплекса (ППК) в слое 0-20см, так и степени почвенного плодородия

Глинование уменьшает концентрацию в почве водородных ионов, что способствует уменьшению обменной и, особенно, гидролитической-кислотности (табл 1) Цеолит не приводит к изменению кислотности почвы В составе ОСВ содержится до'2,2%'Р2050бш До 32% из этого количества приходится на его подвижные формы Это способствует насыщению А пах почвы Р205 падв Его концентрация возрастает в 5 раз Мелиоранты по-разному влияют на концентрацию Р205 аа№ В частности цеолит в дозе 30 т/га*повышает его содержание на 38%, а известкование в сочетании с глинованием - снижает на 59% по сравнению с одним глино-ванием Это обусловлено влиянием СаСОз Иная зависимость выявлена в отношении концентрации КгО0б„, уровень которого.по сравнении с, фоном повышается только на 40%'

Г* Г " ? -: - " л ■ ' Таблица 10.

Ъ Действие осадков городских сточных вод и мелиорантов на агрохимические свойства V

' ■ > л - ,-• : 'ч „ ■■ г- ' * - • - :' ¡1 ,

• г дерново-подзолистой супесчаной ПОЧВЫ

№ ' Варианты - Слой 0-20 см ^ - Слой 20-40 см

П/ -г- РН ■ Нг Са+Мд р2о5 К20 Гумус РН , Нг Са+Мд р205 к?о

п СОЛ. мг-экв/ЮОг д. . мг/100г л сол. - мг-экв/ЮОг мг/юог;

1 Контроль (б/у) 1 5,6 1,56 ' ? V 5,32; 8,49 А '3 ,6,44 ;1,44 4'4 2,46 • > ... 5,24 ,4,70 5,50

2 ОСВ 100т/га--фон 5,7 1,31 5,47. 41,30 7,36 ; 1,90 5'2 1,88; 5,63 „11,21 .5,94

3 Фон + цеолит 15 т/га ; 5.9 1,18 . 7,46 . 42,56 8,20 .2,08 5,2 . 1,90 5,98 14,46 >4,84

4 Фон + цеолит 30 т/га 6,2 .1,-14 8,00- 56,31 10,12 •;2,18 5,2 1,68 6,92 ; 16,32 5,50

5 Фон +. глина + дол.мука 6,2 0,93 8,74 ; 41,30 10,35 -.1,89 ; 5.4 1,38 6,42 ;13,11 5,06

6 Фон + глина ;, 6,1 1,06 ; 9,04; 64,68 . 8,74 л 2,35 : 5.2 1,53, ;6,87 И5.77 5,72

7 Фон + торф + дол. мука 6,2 ' 0,93 ; 8,20 69,01 8,97 2,56 5,0 > 1,98 5,73 16,72 4,84

8 Фон + дол.мука- 6,2 0,84 8,20; 57,84 8,66 " 2,42 . 5,2 ; 1,68} 5,88 15,77 4,62

НСР05 . 0,15 0,06 0,26 -2,4 0.42 •0,12 : 0,17 0,08 0,21 1.0 0.6

ОСВ и мелиоранты оказывают значительное влияние и на содержание органического вещества в слое 0-20 см На фоновом варианте его уровень повышается на 32%, а от действия мелиорантов ещё на 9-35% за счет их органического вещества и карбонатов

Отмеченный характер и направленность протекания физико-химических процессов в слое 0-20 см проявляются и в слое 20-40 см

По последействию возрастает влияние мелиорантов на обменные свойства ППК Снижается концентрация Р205 пОДв пропорционально дозам цеолита и при глиновании. В слоях почвы 20-40 и 40-60 см обменные свойства, а также концентрация Рг03 „с«* и КгОоб„ определяются миграционной активностью макроэлементов в профиле почвы, исходными физико-химическими свойствами почвенных слоёв и нисходящей миграцией микрочастиц ОСВ и мелиорантов Основным критерием, определяющим миграционную активность ОСВ, является Р205пода

Наряду с влиянием на агрохимические свойства почвы, ОСВ и мелиоранты способствуют изменению макроэлементного состава зерна и соломы ячменя Положительное влияние мелиорантов на агрохимические свойства почвы в сочетании с дополнительной дозой вносимого азота способствуют росту концентрации N060». в зерне и соломе ячменя Наиболее интенсивно это проявляется по действию ОСВ и мелиорантов - цеолита в дозе ЗОт/га, глины, доломитовой муки На динамику Р205 общ в зерне ячменя по действию ОСВ и мелиорантов влияет не только дополнительное внесение фосфора с удобрениями, но и характер изменения обменных свойств почвы в слое 0-20 см В целом же на динамику N и Р2О5 в растениях ячменя определяющее влияние оказывают ОСВ и мелиоранты, а на «¡О - климатические условия вегетационного периода

Наличие в ОСВ высокой концентрации макро- и микроэлементов при отсутствии выраженного фитотоксического эффекта от доз Ыобщ. и

Р2О50бщ. равных соответственно 1270 и 2220 кг/га, способствовало росту продуктивности ячменя по действию на 15-33%.

Наибольшая продуктивность получена при внесении ОСВ в сочетании с глиной и доломитовой мукой, а также торфа с доломитовой мукой. По последействию рост продуктивности достигает 14-65% с максимумом на вариантах с глиной, доломитовой мукой и цеолитом.. ,

2. Влияние осадков городских сточных вод и почвенных мелиорантов на валовое содержание и концентрацию подвижных форм тяжёлых металлов, в профиле дерново-подзолистой • супесчаной почвы х-

В состав ОСВ входит группа тяжёлых металлов (ТМ). Такие из них, как 2г\, Мп, Си, Мо и Со являются необходимыми компонентами для роста растений. В то же время N1, Сг, Сс1, РЬ и Нд не имеют установленного функционального значения. Содержание их в ОСВ зависит от технологии очистки сточных вод, концентрации в них промышленных „стоков^ Наиболее серьезной проблемой, связанной с сельскохозяйственным использованием . ОСВ, является возможность аккумулирования тяжёлых металлов в растениях и миграции по профилю почвы. Почва, имеющая высокую катионообменную ёмкость, способна к необменному, поглощению ТМ. Гумус и органическое вещество удобрений могут взаимодействовать, с ТМ, образуя соединения, малодоступные растениям. Для основной группы .ТМ наблюдается снижение доступности растениям при рНсол.2: 6,0. Поэтому применяя различные мелиоративные приемы, можно существенно повысить иммобилизацию ТМ почвой и тем самым снизить их транслокационный эффект по отношению к растениям.,

2.1. Действие ОСВ и мелиорантов на валовое содержание и концентрацию подвижных форм тяжёлых металлов в почве

Под действием ОСВ в слое 0-20см содержание С<3, Сг, Си, Ре, Мп, n1, РЬ и Zn повышается соответсвенно на 83%, 70 14, 5, 47, 40 и 111% (рис 1) Для оценки накопления ТМ в почве и растениях использовались коэффициенты концентрации (Кс) и суммарный показатель загрязнения (гс>

По величине Кс фонового варианта выделен следующий убывающий ряд элементов Сс1>2п>Сг>Си>М|>РЬ>Ре>Мп

Высокий прирост в почве Сс1 обусловлен его низким фоновым содержанием, не превышающим 0,2 мг/кг, и высокой концентрацией Сс! в ОСВ,' равной 80 мг на 1кг сухого вещества Наибольший уровень накопления ТМ в слое 0-20 см выявлен при внесении по фону ОСВ цеолита в дозе ЗОт/га или глины в сочетании с доломитовой мукой Это обусловлено дополнительным внесением в почву ТМ Исходя из величины 2с по вариантам и соотнося их с критериями загрязнённости почвы, можно заключить, что слой 0-20 см по степени загрязнения находится на границе слабо-среднезагрязнённой почвы При наличии слабовыраженных процессов миграции и перераспределения ТМ в слое 0-40 см в слое 20-40 см выявлено снижение 2с до 4,2-6 0 ед Это позволяет отнести слой 20"" 40 см к слабозагрязненному Мелиоранты - цеолит в дозе 30 т/га и глина приводят к росту гс фона на 0,3-0 7 ед

ОСВ и мелиоранты изменяют также концентрацию в почве подвижных форм ТМ, извлекаемых аммиачно-ацетатным буферным раствором с рН=4,8 В первую очередь это касается Сб, Си, N1, гп и в меньшей степени Сг, Ре, Мп (рис 1) Выявленный убывающий ряд Ксдля фонового варианта имеет следующий вид Си>гп>№>Сс!>Ре>РЬ>Сг Следует отметить его отличие от аналогичного ряда по валовому содержанию ТМ Это обусловлено различием в формах и видах связи ТМ с органическим и минеральным компонентами ОСВ

Си

№

Сс1 ■■ ' ^ - "гс"'- •.....

Рис.1. Действие ОСВ и мелиорантов на валовое содержание и содержание подвижных форм ТМ в слое 0-20 см дерново-подзолистой супесчаной почвы,' мг/кгсухого вещества, 1 год наблюдений. - Л ■ : - '

1 - контроль. 2 - ОСВ 100 т/га - фон 3 - фон+цеолит 15 т/га, 4 - фон+цеолит 30 т/га. 5 - фон+глина+доломитовая мука, 6 - фон+глина 7 - фон+торф+доломитовая мука 8 - фон+доломитовая мука 2с - показатель суммарного загрязнения почвы

По величине 2с относительно фона варианты опыта с мелиорантами располагаются в следующий ряд фон+торф+доломитовая мука > фон+цеолит ЗОт/га > фон+глина > фон+доломитовая мука > фон+глина+доломитовая мука > фон Высокий уровень Тс на вариантах с торфом, цеолитом в дозе ЗОт/га и глиной обусловлен их влиянием на физические и физико-химические свойства почвы, в тч кислотно-основные

Следует отметить наличие аналогичных зависимостей и в слое 2040 см При этом 2с снижается в 3-5 раз по сравнению со слоем 0-20 см Рассматривая действие мелиорантов на миграцию подвижных форм ТМ в слое 0-40 см, следует отметить, что миграция Сс1 наиболее активна на вариантах с глиной, цеолитом в дозе ЗОт/га и при сочетании торфа с доломитовой мукой Близкая зависимость выявлена по Мл и 2х\ и в меньшей степени - по N1 и Си Таким образом, действие мелиорантов не приводит к ожидаемому положительному эффекту снижения концентрации в слое 0-40 см подвижных форм ТМ, вследствие замедленности физико-химических процессов, протекающих в слое 0-20 см

2 2 Последействие ОСВ и мелиорантов на валовое содержание и концентрацию подвижных Форм ТМ в лоосЬиле дерново- подзолистой

супесчаной почвы Исследования проводились с целью изучения длительности и интенсивности влияния ОСВ и мелиорантов на биогеохимические свойства 0-60 см почвенного профиля По последействию ОСВ и мелиорантов а слое 0-20 см выявлено равнозначное действию содержание ТМ Подтверждением является убывающий ряд Кс фонового варианта Сс1>2п> Си>Сг>М|>РЬ>Ре>Мп Оценивая последействие мелиорантов на Кс ТМ следует отметить их преимущественное влияние на концентрацию Ре и

Мп На вариантах с цеолитом в дозе ЗОт/га глиной и торфом в сочетании с доломитовой мукой наблюдается тенденция к увеличению 2с в слое 0-20 см

В слое 20-40 см концентрация ТМ уменьшилась в 3-4 раза По последействию увеличивается различие 2.С слоев 0-20 и 20-40 см Выделенный для слоя 20-40 см ряд ТМ по значениям Кс Си>Ип>Сс1>Сг>Со>Ы| £РЬ>Мп^Ре, как и по действию, имеет иное распределение ТМ, чем в слое 0-20 см Это обусловлено разной миграционной активностью ТМ в составе ОСВ, а также влиянием мелиорантов В частности, цеолит в дозе ЗОт/га приводит к повышению Кс Сс1 на 20% относительно фона и снижению Кс 2п на 22% В целом же по последействию возрастает влияние мелиорантов на миграционную активность ТМ в слое 0-40 см Это выразилось в снижении Ее до 3,1-3 8 ед при Ее фона 4,1ед

Для слоя почвы 40-60 см отмечается дальнейшее снижение валового содержания Сс1, Сг, n1, РЬ 2.С здесь достигает 1,3-3,2 ед При этом убывающий ряд ТМ по величине Кс имеет следующий вид Си>гп>Мп>Ы|2Сг Характер распределения ТМ в данном ряду существенно отличается от рядов, выделенных в слоях почвы 0-20 и 20-40 см Это обусловлено влиянием на валовое содержание ТМ почвообразую-щей породы Имея тяжелосуглинистый механический состав, она заметно ограничивает миграционные процессы протекающие на глубине 4060см В наибольшей степени это проявляется по последействию доломитовой муки и цеолита Очевидно данная зависимость обусловлена влиянием карбонатов и глинистых минералов, входящих в состав цеолита Они способствуют необменной сорбции ТМ, и как следствие - ослаблению их миграционной активности

Как и по действию, в последействии сохраняется повышенная концентрация подвижных форм ТМ в слое 0-20 см (рис 2) Однако следует отметить увеличение (в сравнении с действием ОСВ) концентрации подвижных форм Сс! (вариант 2-8) Си (вариант 2 5-8) и 2п (вариант 2,3,7)

Данная зависимость связана с тем, что на последействие ОСВ.1 года приходится наибольшая величина разложения его биомассы и, как следствие, рост концентрации подвижных форм ТМ в слое 0-20 см. Выделенный по : значениям Кс ряд Л"М фонового . варианта имеет следующее чередование: Си>гп>Сс!>Ы>Ре>Сг>РЬ. По последействию ОСВ, в отличие от действия происходит снижение ¿с вариантов 4-8. Это обусловлено уменьшением Кс Си . и 2п из-за необменной сорбции их ППК и мелиорантами, в первую очередь, глиной и торфом в сочетании с доломитовой мукой. Подтверждением является распределение мелиорантов по возрастанию Т.е. доломитовая мука > глина+; доломитовая мука > цеолит, 15 т/га>глина. Рассматривая последействие ОСВ и мелиорантов на миграцию ТМ в слое почвы 0-40 см, следует выделить наибольшую миграционную активность на фоновом варианте и при гли-новании (рис.2).. В то же время последействие цеолита и мелиорантов с

У

доломитовой мукой снижает Кс С<1 Аналогичная зависимость выявлена для Си, N1 и 2п. При этом уровень Кс ТМ в слое 20-40 см уменьшился в сравнении со слоем 0-20 см в 5-9 раз. Для фонового варианта это связано с сорбционными процессами в системах ОСВ<-»почва, ТМ«->почва. В то же время на вариантах с мелиорантами происходит усложнение процессов взаимодействия ОСВ, почвы и мелиорантов в системах ОСВ <-> почва <-» мелиорант, ОСВ <-> мелиорант <-» почва, ТМ <-> почва <-> мелиорант, ТМ <-> мелиорант <-> почва: Вследствие этого "уменьшается вертикальная миграция микрочастиц ОСВ и ТМ.

На основе полученных значений Кс выделен убывающий ряд, характеризующий миграционную ' активность ТМ в слов 20-40 см: Сс1>2п>РЬ>№>Мп>Си. В сравнении со слоем 0-20 см наблюдается снижение концентрации подвижной формы ТМ за счёт её необменной сорбции.'Роль мелиорантов в уменьшении подвижности ТМ для слоя 20-40 см снижается в ряду: доломитовая мука > глина+ доломитовая мука > торф+ доломитовая мука > цеолит ЗОт/га > цеолит 15 т/га >

глина Влияние этих мелиорантов на подвижность ТМ в слоях почвы 0-20 и 20-40 см идентично В слое 40-60 см продолжается снижение концентрации подвижных форм ТМ Наибольшая величина Кс, как и в слое 20-40 см получена для Cd Это подтверждает высокую степень его миграционной активности не только в слое 0-40 см, имеющем супесчаный и легкосуглинистый механический состав, но и в слое 40-60 см со средне- и тяжелосуглинистым мехсоставом Уровень Zc здесь в 1,7-2,5 раза ниже, чем в слое 20-40 см

Таким образом, наибольшее снижение концентрации подвижных форм ТМ происходит в слое 20-40 см При этом как в данном слое, так и в слое 40-60 см выявлено преимущественное влияние на концентрацию ТМ мелиорантов с доломитовой мукой (варианты 5 7,8) За счёт образования карбонатов ТМ а также их сорбции глиной и торфом в вариантах1 5 и 7 происходит переход ТМ в необменное состояние

Результаты изучения миграции ТМ в профиле дерново-подзолистой супесчаной почвы позволяют заключить

1 Мелиоранты за исключением цеолита в дозе 30т/га, не оказывают влияния на валовое содержание ТМ в слое 0-20см Однако в слоях 20-40 и 40-60см они приводят к уменьшению Кс ТМ на 30-60%

2 Наиболее значительное влияние мелиоранты оказывают на динамику подвижных форм ТМ Интенсивнее всего содержание подвижных форм ТМ снижается по последействию ОСВ и мелиорантов на вариантах с внесением доломитовой муки

2 3 Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление ТМ в растениях ячменя Проведённые ранее исследования [Reddy М , Dunn S , 1983, Касатиков 1992, 1994] показали что внесение в почву ОСВ, повышая урожайность сельскохозяйственных культур увеличивает содержание в надземной части растений Cd. Ni и Pb При этом накопление в почве подвижных форм Cd Ni Сг Zn, Си и в меньшей степени РЬ является

определяющим фактором транслокации ТМ в растения. В то же время ТМ, входящие в состав ОСВ, менее интенсивно поступают в растения по сравнению с сульфатами ТМ., При этом обычно считается, что в целях получения экологически безопасной сельскохозяйственной продукции, доза внесения ОСВ должна быть в пределах 5-10 т/га, что является экономически неоправданным при утилизации ОСВ с очистных сооружений мощностью свыше 300 тыс. м3/сутки., , ,,.,. ,.

В ходе проведённых биогеохимических исследований с культурой ячменя было выявлено накопление в зерне ячменя под действием ОСВ Сс1, Си, № и 2п с Кс равными соответственно 1,8-3,6 ед.; 1,17-1,45; ,1,09-1,8; 1,22-1,63 ед. (рис.3). При этом наименьшие значения транслокаци-онно более активного Сс! получены на вариантах с внесением по фону ОСВ цеолита и доломитовой муки в сочетании с глиной. Близкая зависимость получена для Си, Ип. Применяемые в опыте мелиоранты по своему действию , на Кс ТМ и Тс зерна ячменя располагаются в следующий убывающий ряд: торф+доломитовая мука г глина > цеолит 15т/га > доломитовая мука > цеолит ЗОт/га & глина+доломитовая мука. Максимальные значения коэффициента биологического поглощения для Сс1 на вариантах 5 и 7 равны соответсвенно 0,32-0,31 ед.,.а для Си -0,15-0,02 ед. Снижение данного показателя по Сс1 является критерием оптимизации действия мелиорантов. По нашим данным таким мелиорантом является цеолит. В дозе 30 т/га он снижает коэффициент биологического поглощения Сс! до 0,2 ед. Подтверждением служит уровень 2с, который минимален на вариантах 4,5 и 7 и соответствует слабой степени загрязнения зерна ячменя.; _ , . у^ ; . ,

"Для соломы ячменя в отличие от зерна по действию ОСВ и мелиорантов выявлено преимущественное накопление Сс1, 2п, РЬ при наибольших величинах Кс Сс!. Однако, если рассматривать логический ряд влияния мелиорантов на Кс ТМ и 2с в целом, то, как и для зерна выделяется 2 противоположных по своему действию мелиоранта: торф +■ до-

ломитовая мука и глина + доломитовая мука Данная зависимость соответствует результатам, полученным по зерну При этом наибольшие значения коэффициента биологического поглощения получены для Сс1, а наименьшие - для Си Оптимальным мелиорантом в данном случае является доломитовая мука Несоответствие с результатами, полученными по зерну, обусловлено наличием в органах растений ячменя избирательной системы поглощения элементов в ходе действия физиолого-биохимических барьеров регулирующих транспорт ионов Величины Тс соломы соответствуют слабой степени её загрязнения

По последействию ОСВ и мелиорантов наблюдается значительное снижение концентрации ТМ в зерне ячменя, в т ч и по сравнению с контролем (рис 3) Кс Сг, Си, N1 и 2п на вариантах 3-8 < 1, что обусловлено

(

активным влиянием мелиорантов на концентрацию подвижных форм ТМ1 и их транслокационную активность в растениях По последействию усиливается положительное влияние мелиорантов на снижение концентрации ТМ в зерне ячменя В сочетании с эффектом «ростового разбавления» это способствует получению экологически безопасной товарной продукции В наибольшей степени данная зависимость проявляется на вариантах с цеолитом ЗОт/га и доломитовой мукой В соломе ячменя значения'Кс меньше, чем по действию Это обусловлено не только последействием мелиорантов, но и действием эффекта «ростового разбавления»

í »

По последействию усиливается влияние мелиорантов с доломитовой мукой на снижение концентрации ТМ в соломе С этим связано уменьшение коэффициентов биологического поглощения наиболее транслокационно активных ТМ - Сс1, N1, 2п

1 ' 2Т 3-ї 4 5'""е ? 'в'вар. , ' О послед.. ■ двйст. I у~

ч 7 . 8 аар.

и:.

* ' "ІОпослед. Ядейст.| "

Сг

■Мі> а -'і<:

N1

1 ''2"' '3"л 4"''5%- "б'~ 7"* вар." -Л-.«.,О

• , -----------------------------------------12 3 4 5 6 7 8 вар.

■ Й" Юпослед.' ШДЄЙСТ. ; *.'."■' г. і .у '. ;<" ,»:'. .••е.- • 'Г'-'*-'-'-'—:—•>•» •• т \ '

' ..... .....Г1 ¡Опослед, идейст. | '

і-,'С'О ; "„іГ'"' •*.'•"•;> Г* Ч- и

"2с"

0.3

%!..1>:=2- Зі- 4-: Г. В :,:7 вар.\,р м .,.. -.. ■ .. г—-г---------п>

[□послед. ШДЄЙСТ7| у"

: л- |апвспед; адейст.'] ^ и-,ч-"* л.;-" ! с ч

Рис.3. Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание группы ТМ в зерне ячменя, мг/кг сухого вещества.

Действие -1 год наблюдений; последействие - 2 год наблюдений.

1 - контроль 2 - ОСВ 100т/га - фон 3 - фон+цеолит 15т/га 4 - фон+цеолит ЗОТ/га

5 — фон+глина+доломитовая мука, 6 - фон+глина 7 - фон+торф+доломитовая мука, 8 - фон+доломитовая мука 2с - показатель суммарного загрязнения почвы

Таким образом, анализ действия и последействия ОСВ и мелиорантов на уровень ТМ в ячмене позволил заключить следующее а) мелиоранты влияют на снижение концентрации ТМ в органах растений ячменя б) влияние мелиорантов на концентрацию ТМ сочетается с эффектом "ростового разбавления V который значительно снижает содержание ТМ в зерен и соломе ячменя в) влияние цеолита на концентрацию ТМ в зерне и соломе ячменя более выражено,, чем на подвижность ТМ в почве, г) на транслокационную активность ТМ и уровень Тс зерна и соломы ячменя в наибольшей степени влияют мелиоранты, содержащие доломитовую муку и цеолит в дозе 30 т/га»

2 4. Влияние органического вещества дерново-подзолистой супесча-

ной почвы на валовое содержание и степень подвижности ТМ

Органическое вещество почвы также способно влиять на дчнамику ТМ в системе удобрение <-> почва растение Исследования проводились амикрололевом опыте с.уровнями гумусираванности 0,8,,1,5. 2.4 и 3,2% ОСВ вносился в дозе Ют/га по сухому веществу Различия в гуму-сированности неоднозначно влияют на содержание подвижных форм-ТМ в почве В наибольшей степени по действию ОСВ возрастает концентрация в почве Сс! и N1 Их Кс при 0,8 и 3,2% гумуса равны соответственно 25-35 6 ед и 13 9-24.7 ед При этом для основной группы ТМ за исключением Си и Тп, внесение ОСВ в почву с большей гумусированностью приводит к увеличению Каподвижных форм ТМ

По последействию ОСВ выявлено снижение Кс подрихных форм всей группы ТМ При этом Тс уменьшился в 1,9 раза за счёт активизации сорбционных процессов в подсистеме ОСВ <-» почва

Таким г образом, ОСВ отдельно и особенно в сочетании с мелиорантами,. улучщающими > физико-химические свойства, почвы, благоприятно влияет на рост и развитие почвенного микробоценоза. Данная зависимость проявляется по всём вариантам и не связана с уровнем концентрации в них подвижных форм ТМ. •"' ; . '

V : ВЫВОДЫ.

1." Влияние осадков' сточных вод и мелиорантов на физико-химические процессы в почве и её агрохимические свойства определяются дозой вносимых удобрений, ' агрохимической характеристикой' осадков

' сточных ' вод и мелиорантов,' обменными процессами, идущими' в • •'' системе ОСВ *+ почва«-» мелиорант.4 -

2. Мелиорированные осадки сточных вод улучшают кислотно-основные свойства почвы и её гумусированность. Из мелиорантов наибольшее положительное • действие оказывает цеолит в дозе 30т/га; • а также глинование, известкование и совместное внесение торфа и

' ДОЛОМИТОВОВЙ муки. г <• •• . 1 ....

3.' При' исследовании' последействия ОСВ в 60-см; профиле дерново-подзолистой'супесчаной почвы выявлейо наличие миграционных процівссов,'интенсивность которых зависит от вида мелиорантов и последействия ОСВ.' Основным критерием миграционной активности

' ОСВ и" мелиорантов следует 4 считать содержание" подвижного '"фосфора".' ' "' 1 - '' ; "' "' '■'

4. Особенности "'роста" и развития' "ячменя по действию * и"- в последействии экстремальной- дозы осадков сточных" вод 'и мелиорантов определяются. повышением содержания в зерне и соломе ячменя N и Рг05У •'"'■ 0 - ' г - •

5. Уровень валового содержания тяжёлых металлов в пахотном слое почвы определяется'дозой ОСВ, ^ видом" мелиоранта', достигая мак-

2 5 Влияние ОСВ и мелиорантов на микробоиеноз дерново-подзолистой супесчаной почвы Высокая удобрительная эффективность ОСВ связана не только с содержанием в них макро- и микроэлементов, но также и с действием микроорганизмов, которые усиливают биологическую активность почвы Нами изучалась динамика развития микробоценоза по последействию ОСВ и мелиорантов Проводилась количественная оценка состава биомассы грибов, бактерий и акгиномицетов Микроорганизмы, входящие в состав ОСВ, большей частью относятся к микрофлоре, использующей минеральные формы азота Так количество микроорганизмов на КАА на фоновом варианте (ОСВ ЮОт/га) возрастет на 88%, в тч за счёт бактерий на 55% Более низкий прирост получен по группе актиномицетов Аналогичная зависимость выявлена для микроорганизмов, развивающихся на МПА Последействие мелиорантов неоднозначно влияет на состав микрофлоры Ее максимальный количественный уровень получен по последействию цеолита в дозе 15 т/га в отличие от дозы 30 т/га Доломитовая мука вариантов 5,8 снижает в сравнении с фоном содержание бактерий и актиномицетов, отрицательно реагирующих на под-щелачивание почвы В то же время глинование, как и цеолит в дозе ЗОт/га, положительно влияет на содержание акгиномицетов В целом же мелиоранты по своему последействию на содержание микроорганизмов, использующих минеральные формы азота, располагаются в следующий ряд цеолит 15т/га > торф+доломитовая мука > глина > доломитовая мука > гдина+ доломитовая мука > цеолит ЗОт/га

Для целлюлозоразлагающей группы микроорганизмов выявлено более активное влияние мелиорантов на увеличение в почве биомассы бактерий и актиномицетов При этом сочетание глины и торфа с дол мукой оказывает наибольшее стимулирующее влияние на развитие целлюлозоразлагающих бактерий

симума по величине 2с при внесении цеолита в дозе 30 т/га и глины в сочетании с доломитовой мукой. •

6. По последействию ОСВ и мелиорантов в сравнении с их действием валовое содержание ТМ в слое 20-40 см уменьшается по показателю 2с на 30-60% до уровня слабого загрязнения, достигая минимума в слое 40-60см на вариантах с цеолитом и доломитовой мукой.

7. Логический ряд мелиорантов по-их влиянию на миграционную активность подвижных форм тяжёлых металлов в профиле дерново-

• подзолистой супесчаной почвы имеет следующий вид: цеолит 30т/га > торф+доломитовая • мука ••■> глина > цеолит . 15т/га •.'•> • глина+доломитовая мука > доломитовая мука. . - . ■ '

8.- Действие и последействие ОСВ и мелиорантов' на элементный ' - состав растений ячменя определяются: а) сочетанием влияния

мелиорантов с действием и последействием" ОСВ на элементный состав зерна ' и соломы ячменя; б) сочетанием ■ мелиоративного ' фактора и' эффекта "ростового разбавления", снижающее по

■ действию'и, особенно, по последействию концентрацию ■ тяжёлых

■ металлов в зерне ячменя;'в) возрастанием влияния цеолита на содержание тяжёлых металлов в растениях ячменя в сравнении , с

: 'влиянием ' цеолита на концентрацию подвижных фомр ТМ; г) преобладающим влиянием известьсодержащих мелиорантов и цеолита на минимализацию уровня ТМ и величины гс в зерне и со' ломе ячменя. ' < . ' ' 1 ' • ' V ' ,

9. Выявлено положительное влияние экстремальной дозы ОСВ (100 т/га ч ' сухого вещества) на развитие почвенного микробоценоза при отсутствии негативного воздействия мелиорантов на видовой и количественный состав почвенной микрофлоры. *; : ,

t

\