Экологические аспекты трансформации соединений тяжелых металлов (меди и свинца) в системе почва-растение

Шаранова, Екатерина Вячеславовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологические аспекты трансформации соединений тяжелых металлов (меди и свинца) в системе почва-растение
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологические аспекты трансформации соединений тяжелых металлов (меди и свинца) в системе почва-растение"

На правах рукописи

Шарапова Екатерина Вячеславовна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТРАНСФОРМАЦИИ СОЕДИНЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (МЕДИ И СВИНЦА) В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ

Специальность 03.00.16 - Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Орел - 2006

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» на кафедре агроэкологии и охраны окружающей среды

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Гурин Александр Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Лысенко Николай Николаевич

доктор биологических наук, профессор Л ад нова Галина Георгиевна

Ведущая организация: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова

Защита состоится 15 декабря 2006 г. в /Ф часов на заседании диссертационного совета КМ 220.052.01 в ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного аграрного университета по адресу: г. Орел, Бульвар Победы, 19.

Автореферат разослан «/#» 2006 г.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направить по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69, ОрелГАУ, ученому секретарю диссертационного совета КМ 220.052.01 Т.Ф. Макеевой.

Ученый секретарь диссертационного совета ^

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ¿"Л^дааг^Л'.Ф. Макеева

1*1 л* -т^лл

имен» К А. Тимирязева ЦНВ имени Н.и. Желеэяовл

Фонд научный лмерггуры

№_й

Я.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Почвенный покров представляет собой своеобразный «экран жизни» на нашей планете, подобный озоновому экрану. Поэтому особенно опасно глобальное загрязнение почвы стабильными, токсичными компонентами, такими как тяжелые металлы (ТМ). Сохранить почву в нативном состоянии в современных условиях практически невозможно, так как вся поверхность земного шара в той или иной мере подвержена воздействию антропогенных продуктов. Следовательно, вопрос состоит не в том, чтобы иметь чистую почву, а в том, чтобы уровни содержания тяжелых металлов находились в почвах сельскохозяйственного использования в количествах, не приводящих к негативным последствиям.

До настоящего времени еще недостаточно изучен химизм трансформации тяжелых металлов в системе почва - растение, но данная проблема является актуальной для аграрной Орловской области. Хотя область не входит в перечень регионов с неблагоприятной экологической обстановкой, однако содержание наиболее токсичных тяжелых металлов в почве превышает фоновую концентрацию в среднем в 2-4,5 раза.

Цель к задачи исследований. Целью работы является изучение особенностей аккумуляции тяжелых металлов (меди и свинца) сельскохозяйственными растениями в зависимости от биоэкологических свойств растительных видов и биохимических свойств самих токсикантов.

В соответствии с поставленной целью программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

• выявление взаимосвязи между содержанием подвижных форм тяжелых металлов (меди и свинца) в почве и растительной продукции;

• проведение корреляционного анализа для прогнозирования уровня загрязнения сельскохозяйственной продукции;

• изучение биоэкологических свойств исследуемых видов сельскохозяйственных растений (лука репчатого, свеклы столовой, капусты белокочанной), определяющих фитоаккумуляцию тяжелых металлов;

• выявление критических уровней содержания тяжелых металлов в почве с учетом возделывания различных видов сельскохозяйственных культур для предотвращения негативного воздействия токсикантов на человека;

• изучение влияния тяжелых металлов на урожай сельскохозяйственной продукции;

• установление возможности применения извести и органических удобрений в качестве мелиорантов загрязненных медью и свинцом почв.

Научная новизна. В работе впервые проведено комплексное исследование различных аспектов поведения меди и свинца в системе почва-растение: установлена связь между содержанием подвижных соединений тяжелых металлов в почве и накоплением их в сельскохозяйственных культурах, выраженная в виде линейной зависимости, позволяющей с высокой математической точностью предсказывать поступление загрязнителей в растения; выявлены особенности накопления меди и свинца различными видами растений; определены критические уровни содержания тяжелых металлов в почве, направленные на получение с техногенно загрязненной почвы гигиенически удовлетворительной продукции.

Практическая значимость. Выводы, сделанные по результатам исследования, и математические модели, описывающие процессы поступления тяжелых металлов из почвы в сельскохозяйственные растения позволяют определять изменения их состава с высокой точностью н могут быть использованы для прогнозирования и принятия решений по целесообразности выращивания овощных культур в агрозкосистемах, расположенных,^техногенно загрязненной зоне. Оценка эффективности разных приемов снижения фитотоксичности загрязненных почв может служить основой для разработки рекомендаций по их мелиорации.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на рассмотрение и обсуждены на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов факультета агробизнеса и экологии ОрелГАУ «Научные основы повышения эффективности сельскохозяйственного производства» (Орел - 2004); Международной научно-практической конференции «Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземы?» (Курск - 2005); Всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Рациональное природопользование» (Ярославль — 20С(5).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, отражающих ее основное содержание. ч

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, предложений производству, списка цитируемой литературы и приложений. Работа содержит 144 страницы машинописного текста, включает 24 таблицы, 27 рисунков. Список цитируемой литературы включает 147 источников, в том числе 14 на иностранных языках.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в СП «Шепино» ОАО «Агрофест-Орел» Орловского района Орловской области в условиях вегетационно-полевого мнкроделяночного опыта в 2004-2006 гг.

Климат района исследований умеренно континентальный, характеризующийся значительными колебаниями температуры, относительной влажности воздуха и неравномерностью распределения осадков, как в течение года, так и по годам. За год выпадает 450-500мм осадков, из них за вегетацию 250-280мм, сумма положительных температур выше 10°С составляет 2200-2400вС, гидротермический коэффициент (ГТК) - 1,0-1,1, период активной вегетации растений - 136-142 дня, безморозный период-125-138 дней. Первые заморозки в воздухе начинаются осенью в первой декаде сентября, заканчиваются в основном во второй декаде мая.

Погодные условия в годы проведения исследований отличались от среднемноголетних. 2004 год (вегетационный период) характеризовался недостатком влаги - количество выпавших осадков составило 220,3мм, что на 41мм ниже среднемноголетних значений; сумма активных температур за вегетацию практически соответствовала норме; ГТК - 1,15. Период вегетации растений (май-август) в 2005 году был самым теплым (сумма активных температур составила 2530°С), но количество осадков выпало на 31 мм меньше по сравнению со среднемноголетн ими значениями, ГТК - 0,97. 2006 год был самым дождливым, особенно август месяц (151,3мм, что в 2,2 раза больше среднемноголетних значений), температура воздуха за вегетационный период также превысила среднемноголет-ние значения, ГТК- 1,73. 1

Почва - серая лесная среднесуглинистая, перед закладкой опыта в пахотном горизонте характеризовалась следующими показателями: рНка-5,55; Нг-2,3; ЕКО- 19,3 мгэкв/100 г почвы; V - 88,1%; содержание гумуса - 2,5%; подвижного фосфора - 5,2 мг; обменного,калия -14,5 мг на 100 г почвы. Содержание в почве валовых форм меди (Си) -13 мг/кг, свинца (РЬ) - 7,5 мг/кг почвы; обменнопоглощенных форм тяжелых металлов - соответственно 0,6 и 3,4 мг/кг.

Для решения вопроса, какое содержание тяжелых металлов, можно «допустить» в почвах сельскохозяйственного использования, в эксперименте искусственно были созданы условия, наиболее контрастно проявляющие негативные последствия загрязнения корнеобитаемого слоя на выполнение почвой биогеоценотических функций и влияющие на элементный состав выращиваемых на ней растений. В связи с этим в опыте в

лочву вводили растворы солей тяжелых металлов: СиБ04 (39,82% Си), РЬ(СН3С00)2*ЗН:0 (54,64% РЬ) в дозах 1; 3; б ПДК, что соответствовало Сц - 3,0; 9,0; 18,0 мг/кг почвы; РЬ - 6,0; 12,0; 36,0 мг/кг почвы (ГН 2.1.7.2041-06). В качестве загрязняющих веществ были выбраны медь и свинец, как приоритетные загрязнители почвы^ поступающие в нее с удобрениями (органическими и фосфорными), фунгицидами и с другими источниками выбросов.

Объектами исследований являлись овощные культуры: лук репчатый сорта Стригуновский, капуста белокочанная сорта Колобок, свекла столовая сорта Бордо. '

В микрополевом опыте также изучалось эффективность снижения транслокации тяжелых металлов в овощные культуры при применении таких приемов детокснкации как внесение органического удобрения (торфонавозного компоста) в дозе 100 т/га и проведение известкования почвы (известь вносили в дозе, рассчитанной по гидролитической кислотности — 3,5 т/га). Концентрация валовых форм меди в извести -51 мг/кг, в торфо-навозном компосте - 28 мг/кг; концентрация свинца -соответственно 1,0 мг/кг и 0,4 мг/кг.

В воздушно-сухих образцах почвы проводили анализ основных показателей по следующим общепринятым методикам; рН (ГОСТ 26483-85) - потенцнометрически, гидролитическую кислотность (ГОСТ 26212-91) по методу Каппеиа, подвижные формы фосфора и калия (ГОСТ 26207-91) определяли в вытяжке Кирсанова, сумму поглощенных оснований (ГОСТ 26487-85) по Каппену-Гильковицу, содержание органического углерода (ГОСТ 26213-91) - колориметрически по методу Тюрина в мо; чфнкации Никитина, состав гумуса методом Кононовой и Бельчико-вой. Биологическую активность почв изучали прямым методом по коли-чест енному учету микроорганизмов и косвенным - по разложению льня. ого полотна. Определение валового содержания тяжелых металлов пров1 шли методом кислотной варки в концентрированной ЬГЫОз с до-бавле 1ем 30 % Н2О2, обменнопоглощенных форм тяжелых металлов - в вытяж..^ 1М ацетат-аммон и й н ого буферного раствора с рН 4,8 (РД 52,18.191-89; Методические указания, 1992,1993);

Содержание ионов меди и свинца в растительных образцах определяли после озоления концентрированной НЫОз с 30 % Н2О2. Концентрацию тяжелых металлов во всех объектах измеряли на жидкостном хроматографе «Мшшхром-б». За растениями вели биометрические наблюдения. После уборки определяли весовым методом урожайность.

Математическую обработку результатов исследований проводили методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа (Доспехов, 1985) на ПЭВМ с использованием пакета прикладных программ для статистической обработки «$1а115Пса».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Аккумуляция тяжелых металлов растениями. Анализ результатов исследований (табл. 1) позволяет утверждать, что химический состав растений, влияющий на гигиеническое качество сельскохозяйственной продукции, зависит от состава почв, па которых произрастают растения, но не повторяет его в связи с избирательностью поглощения растениями необходимых им элементов в соответствии с биоэкологическими потребностями, а также биохимическими свойствами самих поллютантов.

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов в почве и в исследуемых растениях

по вариантам опыта (2004-2006 гг.)

Металл Вариант Содержание в почве тм, мг/кг Среднее содержание ТМ в растениях

лука репчатого свеклы СТОЛОВОЙ капусты белокочанной

мг/кг КБП мг/кг КБП мг/кг КБП

М Е д Ь контроль 0,6 4,61 7,68 6,68 11,13 2,34 3,90

0,2 ПДК 0,5 ПДК 0,7 ПДК 0,2 ПДК

1 3.1 І 0,8 5 3,50 7,91 2,55 4,12 1,33

1 ПДК 1,1 ПДК 0,8 ПДК 0,4 ГІДК

2 9.2 27,98 3,04 11,70 1,27 8,59 0,93

ЗПДК 2,8 ПДК 1,2 ПДК 0,9 ПДК

3 17,8 48,68 2,73 19,16 1,08 15,73 0,88

6 ПДК 4,9 ПДК 1,9 ПДК 1,6 ПДК

пдк 3,0 10,0 10,0 10,0

с в и н Е Ц контроль 3,4 0,34 0,10 0,30 0,09 0,16 0,05

0,6 ПДК 0,7 ПДК 0,6 ПДК 0,3 ПДК

1 6.4 0,64 0,10 0,43 0,07 0,22 0,03

1 пдк 1,3 ПДК 0,9 ПДК 0,4 ПДК

2 17.8 1,63 0,09 0,72 0,04 0,45 0,02

зпдк 3,3 ПДК 1,4 ПДК 0.9 ПДК

3 35,0 3,07 0,09 1,3« 0,04 0,84 0,02

6 ПДК 6,1 ПДК 2.7 ПДК 1,7 ПДК

пдк 6,0 0,5 0,5 0,5

Ряды биологического поглощения тяжелых металлов свидетельствуют о том, что в исследуемых биообъектах наиболее интенсивно накапливается биофильный элемент - медь: коэффициент биологического поглощения (КБП), равный отношению содержания элемента в золе растений к содержанию этого же элемента в питательной среде почвы, для меди на несколько порядков выше по сравнению с поглощением свинца и составляет в среднем 4,15 для растений лука; 3,99 - для свеклы столовой; 1,77 - для капусты. Интенсивность вовлечения свинца в биохимические циклы миграции, для сравнения, составляет соответственно 0,09; 0,06; 0,03. Представленная закономерность связана с тем, что свинец, являясь типичным антропогенным металлом, поглощается растительными организмами пассивно и к тому же обладает большими комплексообразую-щими способностями, переводящими его в недоступное для растений состояние. Таким образом, свинец можно отнести к группе слабого и очень слабого захвата; медь - к классу энергично накапливаемых элементов.

Сопоставление результатов анализа растений лука, свеклы столовой и капусты, выросших на загрязненных тяжелыми металлами почвах, показывает, что содержание ионов-загрязнителей в исследуемых растениях подвержено значительным колебаниям и зависит не только от количества и биохимических свойств токсикантов в почвах, но и от способностей растений к накоплению. Эти различия очень велики: при почти одинаковом содержании в почве меди, равном I ПДК, лук содержал меди 10,85 Мг/кг, свекла столовая-7,91 мг/кг, капуста -4,12 мг/кг сухой массы растения; при загрязнении почвы ионами свинца в концентрации 1 ПДК, содержание данного поллютанта в луке составило 0,64 мг/кг; в свекле столовой - 0,43 мг/кг; в капусте - 0,22 мг/кг сухой массы. Таким образом, полученные результаты позволяют исследуемые растения разделить по типу поглощения химических элементов (металлов) на безбарьерные и барьерные.

Содержание ионов-загрязнителей в золе растений безбарьерного типа относительно тяжелых металлов подчиняется следующей зависимости: при увеличении содержания металлов в почве концентрация токсикантов в золе растений лука возрастает практически пропорционально его содержанию в почве. В барьерных растениях (свекла столовая и капуста) поглощение токсичных элементов ослабевает в 2-3 раза, несмотря на увеличение их содержания в почве.

Полученные в исследованиях зависимости между содержанием подвижных соединений меди н свинца в почве и количеством токсикан-

тов в растениях приближены к линейным, что позволило получить математическое выражение этих закономерностей, выраженное в виде уравнения, прогнозирующего поступление тяжелых металлов из почвы в растения:

- для лука репчатого: С« у=2,58х+3,58, г2=0,997, станд. откл. 0,844;

РЬ у=0,09х+0,02, гг=0,999, станд. откл. 0,050.

- для свеклы столовой: Си у=0,73х+5,7б, гг=0,995, станд. откл. 0,711;

РЬ у=0,03х+0,19, Г=0,997, станд. откл. 0,060.

- для капусты белокочанной: Си у=0,78х+1,72,1^=0,999, станд. откл. 0,257;

РЬ у=0,02х+0,08, г=0,999, станд. откл. 0,042, где х - содержание подвижных форм ТМ в почве; у - содержание ТМ в растениях.

Анализируя результаты исследований, обобщенные на рис. 1, можно сделать вывод, что из всех исследуемых овощных культур капуста обладает наименьшим!! металлоаккумулирующими способностями. Критические концентрации токсичности тяжелых металлов для капусты -10,6 мг/кг меди или 3,5 ПДК; 21,0 мг/кг свинца или 3,5 ПДК. Промежуточное положение по устойчивости к тяжелым металлам занимает свекла столовая, для которой накопление поллготантов в концентрациях опасных для здоровья человека начинается при содержании меди в почве 5,8 мг/кг (1,9 ПДК); свинца - 10,3 мг/кг (1,7 ПДК). Очень слабой устойчивостью к накоплению тяжелых металлов обладает лук, так как содержание меди и свинца в почве ниже I ПДК уже приводит к токсическому накоплению ионов-загрязнителей в поедаемой части растения.

Содержим Со ш почве. ПДК Содержание РЬ а почве, ПДК —*—лук —»—свекл« [щ»ш ......— «»пуст» - - • - - -ПДК ТМ дя* оюшей

Рис. 1 Накопление ТМ растениями в зависимости от № содержания в почв«

(2004-2006 гг.)

Следовательно, если при выращивании сельскохозяйственных культур на почве, содержащей тяжелые металлы, их концентрация в растениях в фазу технической спелости меньше ПДК, установленной для продуктов питания, то такую почву можно считать условно безопасной, а содержание металлов в ней будет характеризовать уровень, не достигший предельного значения. Такой подход к предельно допустимым концентрациям направлен на получение с загрязненных почв гигиенически безопасной продукции.

Биоэкологнческие особенности сельскохозяйственных культур, определяющие переход тяжелых металлов из почвы в растения. Для раскрытия особенностей процесса поглощения тяжелых металлов (меди и свинца) из пахотного слоя почвы и накопления их в различных органах культурных растений нами определены следующие взаимозависимости:

1) Установлено, что между минимальной температурой прорастания семян в почве, с одной стороны, и аккумуляцией тяжелых металлов соответствующими видами растений, с другой стороны, как это видно из рис. 2, существует обратная зависимость - чем ниже температура прорастания семян, тем активнее это растение накапливает тяжелые металлы.

0.«

0,0

0.6-1 мг/*г /5,5ф.<

0.43 мг/

.яре |г>.. •5грС 0,22игЛсг -

лук свет» капуст«

РСолерж»ин4 ТМ в растении

лук свекл* капусте

• Мин тсч-р* лрорктаиня сеыян

Рис. 2 Зависимость между накоплением ТМ в фитомассе и минимальной температурой прорастания семян растений (1 вариант опыта - содержание ТМ в почве равно I ПДК) <2004-2006 гг.)

Объяснением выше сформулированного положения является то обстоятельство, что виды растений с низкими температурами прорастания семян обладают толерантностью к холодному климату,, в котором, как известно, формируются кислые почвы с повышенным содержанием доступных для растений подвижных форм тяжелых металлов. Таким образом, лук, накапливающий в своей фитомассе наибольшее количество

тяжелых металлов; обладает одновременно повышенной толерантностью к весенним заморозкам.

2) В связи с профильным распределением тяжелых металлов в почве (по данным, представленным на рис. 3, содержание подвижных форм токсикантов с глубиной снижается) отмечается обратная зависимость между глубиной проникновения корневой системы и накоплением фитомассой растений тяжелых металлов.

_рТ!Г

Ё±

згг

■Г*-.

""'"[¿^Г . ГС"1""0'

О-в 1.0 У> „ ' 1.0 4» , 5.0 ЛО ?,0

□солсржлиис Си л почв« □содержание РЬ впочве

Рис. 3 Профильное распределение подвижных форм ТМ в почве (1 вариант опыта) (2004-2006 г.)

»13

Ю.ШмгУиг к';

5см

4.1_2чг>'«г

лук свекла ипусп О Содержание ТМ • ра«ениих

лук свекла гяпусп -Глубина проникновений корней

Рис. 4 Зависимость между накоплением ТМ в фитомассе и глубиной проникновения корневой системы растений (1 вариант опыта) (2004-2006 гг.)

Таким образом, в фитомассе лука накапливается больше тяжелых металлов (рис. 4) в связи с формированием растением поверхностной корневой системы способной за счет разветвления извлекать из небольшого объема наиболее загрязненного пласта почвы максимальное количество воды и минеральных элементов (в том числе и тяжелых металлов).

3) Существует определенная зависимость между накоплением тяжелых металлов в фитомассе к водопотреблением у различных видов растений. Медь и свинец образуют в почве прочные комплексные соединения (хелаты), которые обладают малой подвижностью и растворимостью, поэтому поглощение данных тяжелых металлов корнями растений осуще-

ствляется не параллельно с усвоением воды, а за счет сложнейших биохимических процессов с тратой большого количества энергии.

2 о.» *

? М

|о.4

0.2 0

ъп,'-

00 1

Ю0 5

пук сккла капуста

О Содержанке ТМ ш растекшк

«у* «пила «пуст» -Траяспирацнонний ко?ффицжкг

Рис. 5 Зависимость между накоплением ТМ в фитомассе и транспирацион-ным коэффициентом растений (1 вариант опыта) (2004-2006 гг.)

Как видно на примере (рис. 5), кумуляция меди и свинца коррелирует с поглощением воды растениями: наименьшая металлоаккумули-рующая способность капусты обратно пропорциональна величине транс-пирационного коэффициента, "равному 600, наибольшему из исследуемых растений.

4) Выявлена отрицательная корреляция между объемом основной продукции у исследуемых видов растений и накоплением в их фитомассе тяжелых металлов (рис. 6). Данное явление связано, с «эффектом разбавления», который заключается в том, что перед началом активного роста растение предварительно накапливает необходимые элементы (поступают и тяжелые металлы), а в последующем использует их на формирующуюся фитомассу; концентрация элементов при этом снижается в расчете на единицу массы.

лук

цлусп

ОСодершшнс ТМ * растениях

лук ев«ии УрожаАжко

Рис. 6 Зависимость между накоплением ТМ в фитомассе и урожайностью растений (I вариант опыта) (2004-2006 гг.)

Следовательно, выращивая растения на загрязненных почвах, необходимо стремиться к созданию оптимальных условий для роста. Тогда продукция с этих полей по удельному содержанию вредных элементов будет сопоставима с контрольной, полученной на чистых почвах, как, например, урожайность капусты 420 ц/га объясняет наименьшие металл оак-кумуляционные способности данного растения.

Кроме того, сравнительный анализ содержания тяжелых металлов в растениях в различные фазы развития показывает, что чувствительность растений к экстремальным воздействиям особенно высока в раннем возрасте, когда сорбционная емкость протоплазмы еще не велика. Растения в указанный период онтогенеза накапливают в среднем в 1,5-2 раза больше ионов-загрязнителей, чем на момент уборки урожая. Таким образом, можно подытожить выше сказанное: тяжелые металлы, наиболее интенсивно поглощенные луком в первые фазы онтогенеза, не успевают «разбавиться» за короткий период развития растения и к тому же объем основной продукции является наименьшим из всех исследуемых культур.

Поступлению тяжелых металлов в растения препятствуют физиологические барьеры. Растительные организмы способны поддерживать в метаболических пулах необходимые концентрации химических элементов, обеспечивая тем самым воспроизводительную функцию и начальные благоприятные условия для развития следующего поколения. Экспериментальными данными доказано, что тяжелые металлы в больших количествах содержатся в корнях растений, затем идут стебли и листья и, наконец, семена, корнеплоды (рис,7).

Рис.7 Содержание ТМ в различных органах растений лука (1), свеклы столовой (2), капусты (3) (2005-2006 гг.)

Коэффициент биологического поглощения наглядно показывает, что элемент-биофил медь больше накапливается в листьях (КБП„у„ - 3,5; КБП^зд - 1,9), а свинец - в корнях (КЕП^ - 0,2; КБПсккяа - 0,07). В капусте - корневая система является концентратором тяжелых металлов, затем в убывающем порядке следует стебель и замыкает этот ряд листья. Таким образом, будучи защищенными от поступления избытка тяжелых металлов (в пределах определенного диапазона их концентраций в почве), органы запасания ассимнлянтов (именно они являются основной целью возделывания большинства сельскохозяйственных культур) в наибольшей мере гарантируют сохранение гигиенической чистоты продуктов растениеводства.

Таким образом, значительные различия в способности сельскохозяйственных культур к накоплению тяжелых металлов позволяют рассматривать возможность использования определенных видов растений (например, капусты) на загрязненных почвам с целью получения нормативной продукции (содержание тяжелых металлов в которой отвечает санитарно-гигиеническим нормативам).

Влияние тяжелых металлов на "Экологические функции почв. Помимо прямого влияния токсикантов, связанного с накоплением тяжелых металлов непосредственно в растении, соли тяжелых металлов также уменьшают устойчивость почв к загрязнению (подкисляют почвенный раствор, иигибирует ферментативную и микробиологическую активность, что ведет к уменьшению накопления гумуса, снижению комплексообра-зующей способности органического вещества (Спс/Сфк)) - это является косвенным фактором негативного воздействия поллютаитов на растения.

Таблица2

Влияние ТМ на агрохимические свойства серой лесной почвы (2006 г.)

Вариант рНот Фракиионно-группоаой состав гумуса почвы ЕКО, мгэкв.ЛООг

Сейш 1 Сгк 1 Сфк Сгх/СФК

% от почвы

1 2- Э 4 5 6 7

Контроль " -5.55 2,5 0,70 0,55 г 1,3 19,3

1 ПДК (Си) 5.55 2.5 0.85 0,50 1,7 19,3

3 ПДК (Си) 5,52 2,4 0.60 0,60 1,0 19,0

6 ПДК (Си) 5,38 2.3 0,55 0,60 0.9 №,7

НСР,, 0,15 Рт>Рф 0,15 0.15 0.3 ' 0.4

I ПДК (РЬ) 5,55 2.5 0,7? 0,50 1.5 19,2

ЗПДК(РЬ) 5,48 2,4 0,55 0.65 0,8 18,8

6 ПДК (РЬ) 5,30 2.2 0,40 0,70 0,6 18.6

НСРт 0,15 0,15 ' 0,15 ад 0,4

Таким образом, используя полученные новые результаты исследований, определяющие переход токсикантов из почвы в растения, уравнения регрессии будут иметь следующий вид:

- для лука репчатого:

Си у=2,69х1+18,08x2-1,54х3-95,29, г2=0,999, станд. откл. 0,399; РЬ у=0,07хг1,4бх2-0,02хз+8,31, г2=0,997, станд. откл. 0,131.

- для свеклы столовой:

Си у=0,55x1-18,98x2-0,06x3+111,67, ¿=0,999, станд. откл, 0,388; РЬ у=0,02хг1,47x2+0,14хз+8,21, г:=0,999, станд. откл. 0,130.

- для капусты белокочанной:

Си у=0,72x1-6,65х2+0,07хз+38,68, ¿=0,999, станд. откл. 0,154; РЬ у=0,01X1-0,71x2+0,01хз+4,07, гг=0,999, станд. откл. 0,132, где Х| - содержание подвижных форм ТМ в почве; х2 - рНксь хз - Сгк/Сфк; у - содержание ТМ в растениях.

Приведенные ранее экспериментальные данные свидетельствуют о наличии у растений механизма защиты от избытка тяжелых металлов, поступающих из почвы. Однако при возрастании потока загрязнения при одновременном ухудшении агрохимических показателей почвы защитные возможности иссякают: тяжелые металлы начинают накапливаться в метаболически важных центрах, тормозя и нарушая продукционный процесс и как следствие, происходит снижение урожая.

Таблица 3

Влияние загрязнения почвы ТМ на урожайность растений (2004-2006 гг.'

Варианты ЛУК СВЕКЛА СТОЛОВАЯ КАПУСТА

Ур-ть, ц/га Прибавка Ур-П, ц/га Прибавка Ур-ть, ц/га Прибавка

¿ц/га | % *Ц/га 1 % ±ц/га | %

МЕДЬ

Контроль 137 200 420

1 ПДК 138 -19 -12,1 214 +14 +7.0 450 +30 +7,1

3 ПДК 124 -33 -21,0 182 -18 -9,0 410 -10 -2.4

6 ПДК 118 -39 -24,8 179 -21 -10,5 382 -38 -9,0

НСРчі 17.8 11,5 31,4

СВИНЕЦ

Контроль 157 200 420

1 ПДК 130 -27 -17,2 212 + 12 +6,0 427 +7 + 1.7

зпдк 118 -39 -24,8 185 -15 -7,5 417 -3 -0,7

6 ПДК 105 -52 -33,1 175 -25 -12,5 397 -23 -5,5

НСР»| 21.3 11.2 22.8

При содержании в почве тяжелых металлов в количестве 1 ПДК наблюдается стимулирование роста растений (табл. 3), выраженное в

прибавке урожая свеклы столовой на 12 и 14 ц/га, капусты - на 7 и 30 ц/га, то есть налицо так называемый тренирующий эффект или стимулирующая интоксикация организма под действием микродоз ядовитых веществ. Это может быть следствием усиления биологической активности почвы, выявленной по повышению активности цел л юл о зол ити ч ее К Н X ферментов.

Угнетающее влияние тяжелых металлов на процессы метаболизма начинается при их концентрации в растительной массе, вызывающей настороженность с гигиенической точки зрения, то есть превышающей ПДК. Снижение урожая лука на 19 ц/га наблюдалось при содержании меди в почве равном 1 ПДК, концентрация данного токсиканта в растительной ткани при этом составила 10,8 мг/кг. Сопоставляя эти данные с гигиеническими нормами, можно сделать вывод, что недобор урожая лука свидетельствует о накоплении токсичной концентрации ионов-загрязнителей в растении и, как следствие, потребление такого урожая становится опасным для человека. Такая же закономерность наблюдалась и при возделывании лука на почве, загрязненной ионами свинца, только в связи с большей токсичностью поллютанта обнаружилось более значительное падение урожая - на 27 ц/га.

Подобная закономерность прослеживалась и в опытах с другими культурами: снижение урожая свеклы столовой на 18 и 15 ц/га свидетельствует о токсичной концентрации тяжелых металлов в почве, равной 3 ПДК, что приводит к накоплению поллютантов в растениях выше установленных ПДК; капуста характеризуется наименьшими металлоаккуму-лирующими способностями поэтому фитотоксичная концентрация тяжелых металлов, приводящая к статистически существенному снижению урожайности на 38 и 23 ц/га, равна б ПДК.

Таким образом, чувствительность сельскохозяйственных культур к избытку тяжелых металлов в почве, проявляющаяся в снижении урожайности, является сигналом о накоплении растением поллютантов в концентрациях опасных для здоровья человека.

Способы сниження транслокации тяжелых металлов из почвы в растения. К рекомендуемым приемам детоксикации избытка тяжелых металлов в почве относятся внесение извести и применение органических удобрений (рис. 8).

После внесения органического удобрения транслокация тяжелых металлов из почвы в растения снизилась, о чем свидетельствует уменьшение концентрации меди в растениях в среднем на 10,7-15,3%, свинца -

на 9,1-12,5% по сравнению с сельскохозяйственными культурами, выращенными на загрязненной почве без проведения мелиоративных приемов.

Эффективность снижения токсического действия тяжелых металлов при нейтрализации кислой реакции почвенной среды оказалось выше, чем обогащение почвы органическим веществом без изменения рН -снижение в растениях концентрации меди на 18,9-29,9%; свинца - на

Рис. 8 Зависимость содержания ТМ в растениях от приемов детоксикаци: без добавления мелиорантов (I). после внесения органического удобрения (2), после проведения известкования (3) (2005-2006 гг.)

Критическая концентрация меди в почве после проведения мелиоративного приема известкования составила: 1,5 ПДК для растений лука (до применения данного приема детоксикации - менее 1 ПДК); 3,5 ПДК для растений свеклы столовой (1,9 ПДК); 5 ПДК для капусты (3,5 ПДК). Токсичная концентрация свинца в почве после проведения известкования составила: 1,2 ПДК для растений лука (до применения данного приема детоксикации - менее 1 ПДК); 2,6 ПДК для растений свеклы столовой (1,7 ПДК); 4 ПДК для капусты (3,5 ПДК).

Таким образом, нейтрализация кислотности почвы обеспечила снижение транслокации токсикантов из почвы в растения и позволила использовать в сельскохозяйственном обороте загрязненные почвы для получения растительной продукции, удовлетворяющей санитарно-гигиеническим нормам.

21,7-22,5%.

» « ч — -с* -г*» ** д

ні і ї і і и

и и 2 й &

и и о

:«пдк

ПДК Си. РЬ лл* омшеА

Определена экономическая эффективность проведения различных приемов детоксикации тяжелых металлов на почве, вновь возвращенной в сельскохозяйственный оборот. Получены следующие результаты: в луковом севообороте при загрязнении почвы медью в концентрации 1 ПДК уровень рентабельности проведения известкования составил 126,3%, что на 25,6% больше по сравнению с вариантом без проведения мелиоративных приемов и на 15,0% - с вариантом с внесением органического удобрения. В свекольном севообороте при загрязнении почвы медью в концентрации 3 ПДК уровень рентабельности проведения известкования составил 130,2%, что на 15,6% больше по сравнению с вариантом без проведения мелиоративных приемов и на 13,8% - по сравнению с вариантом с внесением органического удобрения. На почве, загрязненной медью в концентрации 6 ПДК, невозможно получить экономически обоснованный урожай капусты белокочанной, соответствующий гигиеническим нормативам. .

Таким образом, при правильно выбранной технологии рекультивации техногенно загрязненных почв можно достигнуть возвращения отдельных нарушенных земель в хозяйственную деятельность и получить гигиенически приемлемый и экономически обоснованный урожай,

ВЫВОДЫ

1. Концентрация тяжелых металлов в растениях зависит от содержания токсикантов в почве, на которой произрастают растительные организмы, но не повторяет его в связи с избирательностью поглощения растениями необходимых им элементов.

2. Зависимость концентрации тяжелых металлов в фитомассе растений лука, свеклы столовой, капусты от содержания их в почве возрастает в ряду Си > РЬ (КБПси в среднем составляет 3,3, а КБПрь - 0,06).

3. По интенсивности металлоаккумуляции тяжелых металлов овощные культуры располагаются в следующий убывающий, ряд: Лук > Свекла столовая > Капуста.

4. Определена корреляционная зависимость между количеством тяжелых металлов в растениях и содержанием их подвижных соединений в почве и ее агрохимическими характеристиками, позволяющая рассчитать уравнения регрессии.

5. Используя уравнения регрессии установлены критические концентрации токсичности для исследуемых растений, подтвержденные экспериментальными данными:

- для .безбарьерных растений - лука - токсичная концентрация меди в почве равна 0,8 ПДК (2,5 мг/кг почвы), свинца-0,9 ПДК (5,3 мг/кг);

, - для барьерных растений - свеклы столовой - токсичная концентрация меди равна 1;9 ПДК (5,8 мг/кг почвы),-свинца - 1,7'ПДК (10,3 мг/кг); для капусты - токоичное содержание ионов-токсикантов в почве составляет 3,5 ПДК (концентрация Меди - 10,6* мг/кг, концентрация свинца -21,0 мг/кг).

6. Установлена взаимосвязь между распределением тяжелых металлов в фитомассе исследуемых-овощных культур и их биоэкологическими особенностями:

- растительные виДы, характеризующиеся низкими температурами прорастания семян/высокой толерантностью к весенним заморозкам накапливают в своей фитомассе повышенное количество тяжелых металлов (например, лук репчатый).

- растительные виды, характеризующиеся продолжительным периодом вегетации, максимальным объемом основная продукция и набольшим транспй рацио иным коэффициентом обладают наименьшими металлоак-кумулирукицими способностями (например,-капуста).

7. Общей закономерностью является снижение содержания исследуемых металлов в запасающих органах по сравнению с вегетативными. Элемент-биофил медь больше накапливается в листьях, максимальное содержание типично антропогенного токсиканта свинца зафиксировано в корнях.

8. Снижение урожайности сельскохозяйственных культур начинается при содержании тяжелых металлов в почве, приводящих к накоплению растениями ионов-загрязнителей выше установленных ПДК: снижение урожая лука на 19 и 27 ц/га свидетельствует о накоплении меди и свинца в растении в концентрациях 1,1 и 1,3 ПДК соответственно (содержание тяжелых металлов в почве равно 1 ПДК); недобор урожая свеклы столовой на 18 и 15 ц/га свидетельствует о содержании меди в растении в концентрациях равных 1,2 ПДК и свинца - 1,4 ПДК (экспериментально установленные критические концентрации токсикантов в почве - 3 ПДК); та же закономерность прослеживается при выращиванни капусты - статистически значимое снижение урожайности (на 38 и 23 ц/га) наблюдается при накоплении растением поллютантов в концентрации 1,6 и 1,7 ПДК, что соответствует загрязнению почвы в 6 ПДК.

9. Наиболее эффективном приемом детоксикации тяжелых металлов является известкование. Внесение извести (3,5 т/га) на загрязненных тяжелыми металлами почвах позволило снизить критическую концентрацию меди в почве для. лука до 1,5 ПДК, для свеклы столовой - до

3,5 ПДК, для капусты - до 5 ПДК. Подобные результаты получены и на загрязненных свинцом почвах - содержание свинца менее 1,2 ПДК не опасно для лука, 2,6 ПДК - для свеклы столовой, 4 ПДК - для капусты. Кроме того, проведение известкования загрязненных тяжелыми металлами почв является наиболее экономически оправданным приемом деток-сикации по сравнению с внесением органического удобрения за счет наибольшей прибавки урожая.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1.Выращивание свеклы столовой возможно при содержание в почве меди в концентрации до 1,9 ПДК, свннца - до 1,7 ПДК; капусты - при содержание токсикантов в почве до 3,5 ПДК.

При выращивание лука необходимо проводить постоянный мониторинг содержания ионов-загрязнителей в почве, так как концентрация меди и свинца, равная 0,8 и 0,9 ПДК соответственно, может привести к накоплению токсикантов в растении выше установленных гигиенических нормативов,

2. Для детокснкации тяжелых металлов (меди и свинца) в почве, характеризующейся кислой и слабокислой реакцией почвенной среды, следует вносить известь в дозе от 3,5 т/га.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1.Шарапова, Б.В. Накопление свинца различными видами овощных культур / Е.В, Шарапова // Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки: материалы 1-ой международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. - Владикавказ, 2004. - С. 257-259.

2. Шаранова, Е.В. Экологические аспекты трансформации соединений свинца и меди в почве и продукции растениеводства / Е.В. Шаранова, А.Г. Гурин, Г.А. Игнатова, Н.К. Плешкова // Экология ЦЧО РФ. - Липецк, 2005. - № 1(14). — С. 51-52,

3. Шаранова, Е.В. Зависимость аккумуляции тяжелых металлов от биологических и экологических свойств растений / Е.В. Шаранова // Проблемы землеустройства и кадастров: сборник научных статей ежегодной конференции молодых ученых и специалистов. — М., 2005.— С. 310-315.

4.Шаранова, Е.В. Качество растениеводческой продукции при загрязнении почв тяжелыми металлами / Е.В. Шаранова // Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья: материалы международной научно-практической конференции. В 2-х частях. Часть 1. — Курск, 2005. - С. 277-279.

5. Шарапова, Е.В. Трансформация тяжелых металлов в системе почва-растение / Е.В. Шарапова // Научные основы повышения эффективности сельскохозяйственного производства: Материалы научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов факультета агробизнеса и экологии, -Орел, 2005,-С. 210-213.

6. Шарапова, Е.В, Экологические аспекты трансформации соединений свинца и меди в почве и растениях / Е.В. Шаранова // Рациональное природопользование: материалы Всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению. — Ярославль, 2003. — С. 231 -237.

7.Гурин, А.Г. Экологические аспекты трансформации соединений свинца и меди в почве и растениях / А.Г. Гурин, Е.В. Шаранова // Вестник ОрелГАУ. - Орел, 2006. - Кг 2-3. - С. 80-86.

8. Турин, А.Г. Эффективность приемов детоксикации тяжелых металлов на почвах, загрязненных свинцом / А.Г. Гурин, Е.В. Шаранова // Регуляция продукционного процесса сельскохозяйственных растений: материалы научно-практической конференции (в 2 частях, ч. 1). - Орел, 2006. - С. 208-211.

Издательство ОрелГАУ, 2006, Орел, Бульвар Победы, 19. Заказ 15/4, Тираж 100 экз.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Шаранова, Екатерина Вячеславовна

Введение.

Глава I. Экологические аспекты трансформации соединений тяжелых металлов в системе почва-растение (обзор литературы) 1.1 Почва как депонирующая среда техногенно поступающих тяжелых металлов.

1.2. Биохимические свойства тыжелых металлов (меди и свинца), определяющие их экологическую опасность.

1.3 Различные аспекты взаимодействия тяжелых металлов и растений.

1.4 Нормирование тяжелых металлов в почве

1.5 Механизмы детоксикации тяжелых металлов в почве и растениях.

Глава II. Агроклиматические условия, объекты и методы исследований

2.1 Объекты исследований.

2.2 Методы исследований.

2.3 Агроклиматические условия проведения исследований.

Глава III. Закономерности, определяющие накопление и транслокацию меди и свинца из почвы в растения

3.1 Различные аспекты взаимодействия тяжелых металлов и растений

3.1.1 Аккумуляция тяжелых металлов растениями и проблемы нормирования токсикантов в почве.

3.1.2 Биоэкологические особенности исследуемых сельскохозяйственных культур, определяющие переход тяжелых металлов в растения.

3.1.3 Распределение тяжелых металлов по органам растений.

3.1.4 Влияние тяжелых металлов на экологические функции почвы.

3.2 Способы детоксикации тяжелых металлов в растениях и почве

3.2.1 Обогащение почвы органическим веществом.

3.2.2 Известкование.

Глава IV Экономическая эффективность применения различных приемов детоксикации загрязненной тяжелыми металлами почвы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологические аспекты трансформации соединений тяжелых металлов (меди и свинца) в системе почва-растение"

Актуальность темы. На современном этапе важнейшая народнохозяйственная задача - охрана окружающей среды от загрязнения и получение качественных сельскохозяйственных продуктов, удовлетворяющих санитарно-гигиеническим показателям (Баринова, 1995; Закруткин, 1996). Накопленный опыт свидетельствует о том, что тяжелые металлы (ТМ) относятся к числу наиболее опасных для природной среды химических загрязняющих веществ. Это обусловлено как тенденциями развития современной промышленности, так и физиолого-биохимическими особенностями тяжелых металлов. Результаты действия этих токсикантов проявляются не столь очевидно, как другие виды деградации почв или биоты, но ионы тяжелых металлов передаются по трофическим цепям с выраженным кумулятивным эффектом, и проявления токсичности могут возникать неожиданно на отдельных уровнях трофических цепей. С другой стороны, потребительское отношение к природе приводит к возрастанию поступления и, как следствие, накоплению токсикантов, а в ряде сред их концентрация достигает опасных уровней (Бокова, 1995; Бабкин, 1995).

В связи с выше сказанным возникает необходимость в изучении поведения тяжелых металлов в почвенно-растительном покрове для нормализации неблагоприятных токсико-экологических ситуаций, вызываемых тяжелыми металлами. Информация по этим вопросам поможет прогнозировать накопление указанных токсикантов в продуктах растительного происхождения, нормировать их поступление в трофические цепи и разработать мероприятия по ограничению этого поступления с целью производства экологически безопасного сельскохозяйственного продовольствия (Васильев и др., 1995).

Все химические элементы, поглощаемые растениями, можно разделить на жизненно необходимые, то есть непосредственно участвующие в различных биохимических реакциях и осуществляющие все жизненно важные функции организма, и на потенциально токсичные, необходимость присутствия которых в растительном организме не доказана. Свинец и медь принадлежат к числу наиболее токсичных в высоких концентрациях элементов, что связано с большим разнообразием их источников и высокой интенсивностью поступления в биосферу: медь - биофильный элемент, входящий в состав медьсодержащих пестицидов; свинец - типичный абиогенный элемент, являющийся наиболее распространенным аэрогенным загрязнителем (Черных, 1994; Smith, 1999).

Растительные организмы чувствительны к составу окружающей среды и их элементный состав активно реагирует на изменения ее состояния (Бокова, 1995; Второва, 1996). Диапазон между минимальным количеством микроэлемента, необходимым для жизнедеятельности, и максимальным, не вызывающим негативных последствий, характеризует толерантность растительного организма к накоплению данного элемента (Лунин, 2005). Фитотоксичность тяжелых металлов и устойчивость к ним сельскохозяйственных растений зависит от многих условий, выявление которых является главной задачей данной диссертационной работы.

До настоящего времени еще недостаточно изучен химизм трансформации тяжелых металлов в системе почва - растение, однако данная проблема является актуальной, для Орловской области. «Хлебная житница» России с одной стороны характеризуется высокопроизводительным сельским хозяйством, в связи с этим уже в течение 40 лет здесь активно применяются средства химизации; а с другой - интенсивным техногенным воздействием на окружающую среду (территория области является зоной развитой индустрии). Хотя область не входит в перечень регионов с неблагоприятной экологической обстановкой, однако содержание наиболее токсичных тяжелых металлов в почве превышает фоновую концентрацию в среднем в 2-4,5 раза (приложение 1), поэтому в данных условиях изучение закономерностей накопления тяжелых металлов в сельскохозяйственных растениях и соответственно в растениеводческой продукции является актуальной научной задачей для нашей области.

Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение особенностей аккумуляции тяжелых металлов (меди и свинца) сельскохозяйственными растениями в зависимости от биоэкологических свойств растительных видов и биохимических свойств самих токсикантов.

В соответствии с поставленной целью программой исследований предусматривалось решение следующих задач:

• изучение влияния тяжелых металлов на урожай сельскохозяйственной продукции;

Практическая значимость. Выводы, сделанные по результатам исследования, и математические модели, описывающие процессы поступления тяжелых металлов из почвы в сельскохозяйственные растения позволяют определять изменения их состава с высокой точностью и могут быть использованы для прогнозирования и принятия решений по целесообразности выращивания овощных культур в агроэкосистемах, расположенных в техногенно загрязненной зоне. Оценка эффективности разных приемов снижения фитотоксичности загрязненных почв может служить основой для разработки рекомендаций по их мелиорации.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на рассмотрение и обсуждены на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов факультета агробизнеса и экологии ОрелГАУ «Научные основы повышения эффективности сельскохозяйственного производства» (Орел - 2004); Международной научно-практической конференции «Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья» (Курск - 2005); Всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Рациональное природопользование» (получен диплом за победу в первом туре) (Ярославль - 2005); а также на заседаниях кафедры агроэкология и охрана окружающей среды факультета агробизнеса и экологии ОрелГАУ (2004; 2005; 2006).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа содержит 144 страницы машинописного текста, включает 24 таблиц, 27 рисунков. Список цитируемой литературы включает 147 источников, в том числе 14 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Шаранова, Екатерина Вячеславовна

120 Выводы

2. Зависимость концентрации тяжелых металлов в фитомассе растений лука, свеклы столовой, капусты от содержания поллютантов в почве возрастает в ряду Си > РЬ (КБПСи в среднем составляет 3,3, а КБПРЬ - 0,06).

3. По интенсивности металлоаккумуляции тяжелых металлов овощные культуры располагаются в следующий убывающий ряд:

Лук > Свекла столовая > Капуста.

5. Используя уравнения регрессии, установлены критические концентрации токсичности для исследуемых растений, подтвержденные экспериментальными данными:

- для безбарьерных растений - лука - токсичная концентрация меди в почве равна 0,8 ПДК (2,5 мг/кг почвы), свинца - 0,9 ПДК (5,3 мг/кг);

- для барьерных растений - свеклы столовой - токсичная концентрация меди равна 1,9 ПДК (5,8 мг/кг почвы), свинца - 1,7 ПДК (10,3 мг/кг); для капусты - токсичное содержание ионов-токсикантов в почве составляет 3,5 ПДК (концентрация меди -10,6 мг/кг, концентрация свинца - 21,0 мг/кг).

6. Установлена взаимосвязь между распределением тяжелых металлов в фитомассе исследуемых овощных культур и их биоэкологическими особенностями: растительные виды, характеризующиеся низкими температурами прорастания семян, высокой толерантностью к весенним заморозкам, накапливают в своей фитомассе повышенное количество тяжелых металлов (например, лук репчатый). растительные виды, характеризующиеся продолжительным периодом вегетации, максимальным объемом основной продукции и наибольшим транспирационным коэффициентом, обладают наименьшими металлоаккумулирующими способностями (например, капуста).

8. Снижение урожайности сельскохозяйственных культур начинается при содержании тяжелых металлов в почве, которое приводит к накоплению растениями ионов-загрязнителей выше установленных ПДК: снижение урожая лука на 19 и 27 ц/га свидетельствует о накоплении меди и свинца в растении в концентрациях 1,1 и 1,3 ПДК соответственно (содержание тяжелых металлов в почве равно 1 ПДК); недобор урожая свеклы столовой на 18 и 15 ц/га свидетельствует о содержании меди в растении в концентрациях равных 1,2 ПДК и свинца - 1,4 ПДК (экспериментально установленные критические концентрации токсикантов в почве - 3 ПДК); та же закономерность прослеживается при выращивании капусты статистически значимое снижение урожайности (на 38 и 23 ц/га) наблюдается при накоплении растением поллютантов в концентрации 1,6 и 1,7 ПДК, что соответствует загрязнению почвы в 6 ПДК.

9. Наиболее эффективным приемом детоксикации тяжелых металлов является известкование. Внесение извести (3,5 т/га) на загрязненных тяжелыми металлами почвах позволило снизить критическую концентрацию меди в почве для лука до 1,5 ПДК, для свеклы столовой - до 3,5 ПДК, для капусты - до 5 ПДК. Подобные результаты получены и на загрязненных свинцом почвах - содержание свинца менее 1,2 ПДК не опасно для лука, 2,6 ПДК - для свеклы столовой, 4 ПДК - для капусты. Кроме того, проведение известкования загрязненных тяжелыми металлами почв является наиболее экономически оправданным приемом детоксикации по сравнению с внесением органического удобрения за счет наибольшей прибавки урожая.

Предложения производству

1. Выращивание свеклы столовой возможно при содержании в почве меди в концентрации до 1,9 ПДК, свинца - до 1,7 ПДК; капусты - при содержании токсикантов в почве до 3,5 ПДК.

При выращивании лука необходимо проводить постоянный мониторинг содержания ионов-загрязнителей в почве, так как концентрация меди и свинца, равная 0,8 и 0,9 ПДК соответственно, может привести к накоплению токсикантов в растении выше установленных гигиенических нормативов.

2. Для детоксикации тяжелых металлов (меди и свинца) в почве, характеризующейся кислой и слабокислой реакцией почвенной среды, следует вносить известь в дозе от 3,5 т/га.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата сельскохозяйственных наук, Шаранова, Екатерина Вячеславовна, Орел

1. Азаров, Б.Ф. Содержание тяжелых металлов в сахарной свекле и ячмене в зависимости от их концентрации в почве и уровня удобренности/ Б.Ф. Азаров и др. // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. - С. 31.

2. Акулов, П.Г. Тяжелые металлы на выщелоченных черноземах Белорусской области/П.Г. Акулов, Н.П. Когомазов, Н.Н. Нетребенко // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. - С. 27-28.

3. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. -Л.: Агропромиздат, 1987. 142 с.

4. Алексеенко, В.А. Основные факторы накопления элементов организмами / В.А. Алексеенко // Соросовский образовательный журнал. 2001. - том № 7. - № 7. - С. 20-24.

5. Алейникова, Л.Г. Природоохранные мероприятия в Центральной и Восточной Европе/ Л.Г. Алейникова, Е.П. Щербакова // Экология и промышленность России. 2003. - № 2. - С. 38-40.

6. Амирджанян, Ж.А. Содержание тяжелых металлов в загрязненных почвах/ Ж.А. Амирджанян // Химия в сельском хозяйстве. 1994. - № 1. -С. 26-27.

7. Антропогенная эволюция черноземов / под ред. А.П. Щербакова, И.И. Васильева. Воронеж, 2000. - 412 с.

8. Аргунова, В.А. Состояние меди и цинка в бурых лесных почвах Черноморского побережья/ В.А. Аргунова, Л.С. Милюкова // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. - С. 28-30.

9. Артамонов, В.И. Растения и чистота природной среды / В.И. Артамонов. -М.: Наука, 1986. 172 с.

10. Бабкин, В.В. Физиолого-биохимические аспекты действия тяжелых металлов на растения/ В.В. Бабкин, А.Л. Завалин // Химия в сельском хозяйстве.- 1995.-№5.-С. 17-21.

11. Баринова, К.Е. Мониторинг тяжелых металлов во Владимирской области/ К.Е. Баринова, В.Ф. Иванова // Химия в сельском хозяйстве. 1995. -№ 4.-С. 36-37.

12. Башкин, В.Н. Показатели критических нагрузок вместо ПДК/ В.Н. Башкин, А.А. Курбатов, И.В. Припутина // Экология и промышленность России. 2005. - август. - С. 25-29.

13. Бокова, М.И. Биологические особенности растений и почвенные условия, определяющие переход тяжелых металлов в растения на техногенно загрязненной территории/ М.И. Бокова, А.Н. Ратников // Химия в сельском хозяйстве. 1995. -№ 5.-С. 15-17.

14. Большаков, В.А. Влияние загрязнения воздуха на растительность и почвы/ В.А. Большаков, Т.И. Борисочкин, Н.М. Краснова // Химия в сельском хозяйстве. 1994. - № 1. - С. 23-26.

15. Большаков, В.А. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах/ В.А. Большаков // Почвоведение. 2002. - № 7. - С. 844-849.

16. Буренин, В.И. Выращивание столовой свеклы в Нечерноземной зоне/ В.И.Буренин, И.И.Адигезалов, Ю.В.Валильев. Л.: Колос, 1983. - 88 с.

17. Васильев, А.В. Закономерности перехода радионуклидов и тяжелых металлов в системе почва растение - животное - продукция животноводства/ А.В. Васильев и др. // Химия в сельском хозяйстве. -1995. -№ 4.-С. 16-18.

18. Воин, М.И. Возможности снижения экологической опасности экотоксикантов в сельском хозяйстве/ М.И. Воин // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. - С. 38-40.

19. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Введ. 2006-01-23. - М.: Изд-во стандартов, 2006. - 5 с.

20. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2042-06 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. Введ. 2006-01-23. -М.: Изд-во стандартов, 2006. - 3 с.

21. Гордеев, A.M. Влияние локального применения удобрений на баланс тяжелых металлов при различной плотности почвы/ A.M. Гордеев, С.М. Бьюгин // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 4. - С. 35-36.

22. Гордеев, A.M. Содержание химических элементов разной токсичности в смытой дерново-подзолистой почве/ A.M. Гордеев // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. - С. 33-34.

23. Дабахов, М.В. Рекультивация почвенного покрова рекреационных зон города, загрязненных тяжелыми металлами/ М.В. Дабахов, Н.А. Смирнова,

24. B.И. Титова // Агрохимический вестник. 2005. - № 3. - С. 30-32.

25. Давыдов, C.JI. Острая проблема: загрязнение свинцом/ C.JI. Давыдов, Е.В. Никонорова // Экология и промышленность России. 1996. - Нояб.1. C. 18-22.

26. Давыдов, C.JI. Тяжелые металлы как супертоксиканты XXI века / С.Л. Давыдов, В.И. Тагасов В.И. М.: Изд-во РУДН, 2002. - 140 с.

27. Двороковский, М.С. Экология растений / М.С. Двороковский. М.: Высшая школа, 1983. - 190 с.

28. Девятова, Т.А. Экологическое нормирование содержания тяжелых металлов в черноземах/ Т.А. Девятова, Ю.И. Дудкин, Н.В. Стороженко // Тяжелые металлы в окружающей среде: материалы Межд. Симпозиума (1518 окт. 1996 г., Пущино). -Пущино, 1996.-С. 109-110.

29. Добровольская, Т.Г. Методы выделения и идентификации почвенных бактерий/ Т.Г. Добровольская, И.Н. Скворцова, JI.B. Лысак. М.: Изд-во МГУ, 1989.- 158 с.

30. Добровольский, Г.В. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв) / Г.В. Добровольский, Е.Д. Никитин. М.: Наука, 1990,- 161 с.

31. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований)/ Б.А. Доспехов. М.: Агропромиздат, 1985.-351 с.

32. Егоров, Ю.А. Экологически безопасная деятельность/ Ю.А. Егоров // Экология и промышленность России. 2000. - № 11.-е. 25-28.

33. Жандарова, С.В. Экологические аспекты возделывания зерновых культур на загрязненных тяжелыми металлами почвах/ С.В. Жандарова, Б.В. Жандаров // Агрохимический вестник. 2005. - № 1. - С. 24-26.

34. Закруткин, В.Е. Особенности распределения свинца в агроладшафтах Ростовской области/ В.Е. Закруткин, Р.П. Шкафенко // Тяжелые металлы в окружающей среде: материалы Межд. Симпозиума (15-18 окт. 1996 г., Пущино). Пущино, 1996. - С. 47-48.

35. Ильинский, А.В. Биологическая очистка почв, загрязненных тяжелыми металлами/ А.В. Ильинский // Агрохимический вестник. 2003. - № 5. -С. 30-32.

36. ИСО 1420-2:1997 Качество грунта. Определение микробной биомассы грунта. Часть 2. Метод выделения с помощью фумигации. Введ.01.03.1997. - М.: Изд-во стандартов, 1997. - 20 с.

37. Кабата-Пендиас, А. «Проблемы современной биогеохимии микроэлементов»/ А. Кабата-Пендиас // Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. 2005. - № 3. - С. 15-19.

38. Карлович, И.А. Геоэкология / И.А. Карлович. М.: Академический Проект: Альма-Матер, 2005. - 512 с.

39. Карпачевский, JI.O. Экологическое почвоведение/ JI.O. Карпачевский. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 184 с.

40. Карпова, С.Ю. Удобрения, качество продукции и окружающая среда/ С.Ю. Карпова, Г.А. Соловьев//Агрохимический вестник. 2000. - № 2. -С.10-11.

41. Кацура, А.В. Экологический вызов: выживет ли человечество /

42. A.В. Кацура, З.А. Отарашвили. М.: МЗ-Пресс, 2005. - 78 с.

43. Кирейчева, JI.B. Толерантность сельхозкультур к загрязнению черноземов тяжелыми металлами/ JI.B. Кирейчева, Ю.А. Мажайский, А.В. Ильинский // Аграрная наука. 2003. - № 8. - С. 19-21.

44. Кирилюк, Л.И. Тяжелые металлы в растениях природных и урбанизированных ландшафтов/ Л.И. Кирилюк и др. // Лесное хозяйство. -2004.-№6.-С. 19-20.

45. Китаева, И.Е. Белокачанная капуста / И.Е. Китаева, В.И. Орлова. М.: Росагропромиздат, 1988. - 45 с.

46. Колесников, С.И. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на эколого-биологические свойства чернозема обыкновенного/ С.И. Колесников, К.Ш. Казеев, В.Ф. Вальков // Экология. 2000. - № 3. - С. 193-201.

47. Колесников, С.И. Экологические функции почв и влияние на них загрязнения тяжелыми металлами/ С.И. Колесников, К.Ш. Казеев,

48. B.Ф. Вальков//Почвоведение. -2002. № 12.-С. 1509-1514.

49. Круг, Г. Овощеводство / Г. Круг. М.: Колос, 2000. - 574 с.

50. Кузнецов, М.П. Экологическое состояние природных сред один из основных факторов, определяющих здоровье человека/ М.П. Кузнецов //

51. Экологический вестник села: научно-информационный сборник / ОГСХА. -1999.-С. 31-40.

52. Кузнецов, Н.П. Тяжелые металлы в почвах Рязанской области/ Н.П. Кузнецов и др. // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. -С. 22-25.

53. Курганов, А.А. О результатах работ по снижению загрязненности сельскохозяйственной продукции/ А.А. Курганов // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 4. - С. 26-29.

54. Лаврушина, Ю.А. О механизме удержания металлов некоторыми пищевыми продуктами/ Ю.А. Лаврушина // Хранение и переработка сельхозсырья. 200. - № 7. - С. 10-12.

55. Ладонин, В.Ф. Влияние комплексного применения средств химизации на содержание тяжелых металлов в почве и растениях/ В.Ф. Ладонин // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 4. - С. 32-35.

56. Ладонина, Н.Н. Загрязнение почв Юго-восточного административного округа г. Москвы медью и цинком/ Н.Н. Ладонина, Д.В. Ладонин // Экология.- 2000. № 1. - С. 55-59.

57. Ладонин, Д.В. Активность ионов меди в загрязненных и фоновых почвах в условиях модельного эксперимента/ Д.В. Ладонин и и др. // Почвоведение. 1994. - № 8. - С. 46-52.

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

59. Ладонин, Д.В. Влияние техногенного загрязнения на фракционный состав меди и цинка в почвах/ Д.В. Ладонин // Почвоведение. 1995. - № 10. -С. 1299-1305.

60. Ладонин, Д.В. Изучение механизмов поглощения Си (II), Zn (И) и Pb (И) дерново-подзолистой почвой/ Д.В. Ладонин, О.В. Пляскина // Почвоведение,- 2004. № 5. - С. 537-545.

61. Ладонин, Д.В. Изучение трансформации техногенных форм меди и цинка почвой в условиях модельного эксперимента/ Д.В. Ладонин // Агрохимия.- 1996.-№ 1.-С. 94-99.

62. Ладонин, Д.В. Особенности специфической сорбции меди и цинка некоторыми почвенными минералами/ Д.В. Ладонин // Почвоведение. -1997.-№ 12.-С. 1478-1486.

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

64. Лунин, С.В. Цинк в агроландшафтах Белгородской области/ С.В. Лунин // Агрохимический вестник. 2005. - № 5. - С. 4-6.

65. Мажайский, Ю.Ф. Восстановление земель, загрязненных тяжелыми металлами/ Ю.Ф. Мажайский // Мелиорация и окружающая среда. 2001. -№2.-С. 34-36.

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

67. Матвеев, Н.М. Аккумуляция тяжелых металлов в высших растениях лесостепного и степного Поволжья/ Н.М. Матвеев, Н.В. Прохорова // Тяжелые металлы в окружающей среде: материалы Межд. Симпозиума (15-18 окт. 1996 г., Пущино). Пущино, 1996.-С. 97-98.

68. Методические указания по определению тяжелых металлов в кормах и растениях и их подвижных соединений в почвах. М.: Мин-во с/х РФ: ЦИНАО, 1993.-48 с.

69. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992. - 61 с.

70. Микроэлементы в окружающей среде и в продуктах питания: Учебное пособие / Г.М. Туников и др.. Рязань: бюро рекламы «Мила», 2001. -255 с.

71. Мильчакова, О.В. Тяжелые металлы в сельскохозяйственных растениях/ О.В. Мильчакова, А.И. Иванов // Экология и промышленность России. -2000.-№ 9.-С. 38-40.

72. Минеев, В.Г. Современные тенденции в изменении плодородия почв России/ В.Г. Минеев, Т.Н. Болышева // Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. 2005. - № 3. - С. 5-10.

73. Немцев, Н.С. Технологические приемы, направленные на восстановление загрязненных тяжелыми металлами почв/ Н.С. Немцев // Вестник Российской Академии сельскохозяйственных наук. 2003. - № 1. -С. 13-15.

74. Несвижская, Н.И, Геохимические основы определения ПДК химических элементов в почвах/ Н.И. Несвижская, Ю.Е. Сает // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах: труды IV всесоюзного совещания (июнь 1983 г., Обнинск). Л., 1985.-С. 10-18.

75. Нетрусов, А.И. Экология микроорганизмов/ А.И. Нетрусов. М.: Академия, 2004.-267 с.

76. Никитин, Е.Д. Экология почв и учение о почвенных экофункциях / Е.Д. Никитин // Почвоведение. 2005. - № 9. - С. 1044-1053.

77. Обращение Государственной Думы к Председателю Правительства Российской Федерации М.Е.Фрадкову о запрете ввоза на территорию Российской Федерации тетраэтилсвинца // Парламентская газета. 2006. -17 апреля. - С. 3.

78. Овощеводство / под ред. Г.И. Тараканова, В.Д. Мухина. М.: Колос, 2002.-472 с.

79. Овцинов, В.И. Влияние загрязнения почвы тяжелыми металлами на сельскохозяйственные растения/ В.И. Овцинов // Агрохимический вестник. -2005.-№ 1.-С. 29-32

80. Овцов, Л.П. Экологическая оценка осадков сточных вод и навозных стоков в агроценозе. М.: Изд. МГУ, 2000. 318 с.

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

82. Овчаренко, М.М. Приемы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами/ М.М. Овчаренко, И.А. Шильников, Н.А. Комарова // Агрохимический вестник. 2005. - № 3. - С. 2-4

83. Определитель Бактерий Берджи / под ред. Дж. Хаулта и др.. М.: Мир, 1997.-250 с.

84. Организация агрохозяйственной и финансово-правовой деятельности крестьянских (фермерских) хозяйств: справочное пособие / под ред. Н.В. Парахина, И.С. Яшина, А.И. Воропаева. Орел: Изд-во «Орелиздат», 1999.-231 с.

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

86. Подколзин, О.А. Тяжелые металлы в агроцеиозах Ставропольского края/ О.А. Подколзин // Агрохимический вестник. 2005. - № 5. - С. 9-11.

87. Потатуев, Ю.А. Влияние длительного применения фосфорных удобрений на накопление в почве и растениях тяжелых металлов и токсических элементов/ Ю.А. Потатуев и др. // Агрохимия. 1994. - № 11.-С. 98-113.

88. Практикум по агрохимии / под ред. Минеева В.Г. М.: Изд-во МГУ, 1989.-304 с.

89. Практикум по микробиологии / под ред. Теппера Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. М.: Агропромиздат, 1987. - 239 с.

90. Практикум по физиологии растений/ под ред. Н.Н. Третьякова и др.. -М.: Агропромиздат, 1990. -271 с.

91. Практикум по почвоведению / под ред. Ганжара Н.Ф., Борисова Б.А., Байбекова Р.Ф. М.: Агроконсалт, 2002. - 280 с.

92. Пронина, Н.Б. Экологические стрессы (принципы, классификация, тестирование, физико-биологические механизмы) / Н.Б. Пронина. М.: Изд-во МСХА, 2000. - 312 с.

93. Просянникова, О.И. Техногенное загрязнение почв Кемеровской области/ О.И. Просянникова // Агрохимический вестник. 2005. - № 5. -С. 12-14.

94. Просянников, Е.В. Мониторинг поллютантов в ландшафтах юго-запада России/ Е.В. Просянников // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. -С. 25-27.

95. Руководящий документ. Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомно-адсорбционным анализом (РД 52.18.191-89). М.: ЦИНАО, 1989.

96. Савич, В.И. Почвенная экология/ В.И. Савич и др.. Орел: Орел ГАУ, 2002. - 548 с.

97. Садовникова, JI.K. Проблемы использования и рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами/ JI.K. Садовникова // Химия в сельском хозяйстве, 1995. -№ 1,-С. 37-38.

98. Садовникова, JI.K. Содержание тяжелых металлов в активных илах, применяемых в качестве органического удобрения/ J1.K. Садовникова, С.И. Решетников, Д.В. Ладонин // Почвоведение. 1991. - № 5. - С. 29-33.

99. Садовникова, Л.К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении / Л.К. Садовникова. М.: Высшая школа, 2006. -334 с.

100. Самкаева, J1.T. Изучение аккумуляции тяжелых металлов растениями/ JI.T. Самкаева и др. // Битехнология. 2001. - № 1. - С. 54-59.

101. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. -Введ. 2001-11-02. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 12с.

102. Сатаев, JI.B. Оценка загрязнения земель тяжелыми металлами по субъектам РФ/ JI.B. Сатаев, В.А. Сурнин, А.Я. Лобов // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 4. - С. 23-26.

103. Селивановская, С.Ю. Влияние осадка сточных вод, содержащих металлы, на микробные сообщества серой лесной почвы/ С.Ю. Селивановская и др. // Почвоведение. 2002. - С. 588-594.

104. Семенова-Тян-Шанская, A.M. Мир растений и люди / A.M. Семенова-Тян-Шанская. Л.: Наука, 1986. - 175 с.

105. Серегин, И.В. Фитохелатины и их роль в детоксикации кадмия у высших растений/ И.В. Серегин // Успехи биологической химии, т. 41. -2001.-С. 283-300.

106. Сина ауа Эдмон. Тяжелые металлы в почвах и растениях Республики Кот-д'Ивуар / Сина ауа Эдмон, Н.А. Черных. М.: Агроконсалт, 2003. -100 с.

107. Скальный, А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека/А.В. Скальный. -М.: ОНИКС 21 век, 2004.-216 с.

108. Соболева, Е.В. Свинец в почвах и растениях г. Уссурийска и Уссурийского района/ Е.В. Соболева, Л.Т. Ковековдова // Электронный журнал «Исследовано в России». 2005. - С. 2188-2195.

109. Соколов, М.Е. Система мониторинга загрязнения почв агросферы/ М.Е. Соколова, В.И. Терехов // Агрохимия. 1994. - № 6. - С. 86-95.

110. Староверова, А.В. Нормирование токсикантов в почвах и продуктах питания/ А.В. Староверова, Л.Б. Ващенко // Агрохимический вестник. -2000,-№2.-С. 7-10

111. Степанова Л.П. Научные основы и рекомендации по известкованию и регулированию гумусового состояния почв в агроладшафтах/ Л.П. Степанова, Т.В. Зуева, С.Н. Поздеева. Орел: Изд-во ОГСХА, - 1997. -60 с.

112. Степанюк, В.В. Влияние соединений меди на урожайность и элементный состав сельскохозяйственных культур/ В.В. Степанюк, С.П. Голенецкий //Агрохимия. 1991. - № 8. - С. 87-95.

113. Степанюк, В.В. Токсичность тяжелых металлов/ В.В. Степанюк // Аграрная наука. 2001. - № 5. - С. 6-7.

114. Сынзыныс, Б.И. Экологический риск / Б.И. Сынзыныс, Е.Н. Тянтова, О.П. Мелехова М.: Логос, 2005. - 167 с.

115. Тощев, В.В. Изучение уровня загрязнения растительной продукции тяжелыми металлами / В.В. Тощев, Н.Г. Загорская, В.Д. Коноплев // Агрохимический вестник. 2001. - № 5. - С. 12-13.

116. Трахтенберг, И.М. Тяжелые металлы как потенциально токсичные химические вещества и загрязнители производственной и окружающей среды/ И.М. Трахтенберг, В.П.' Луковенко. М.: Общ-во «Знание», 1990. -20 с.

117. Тяжелые металлы в окружающей среде: Учеб. пособие / под ред. Д.А. Шаяхметова, А.А. Имамова Казань: КГТУ, 1994. - 72 с.

118. Тяжелые металлы в системе почва растение / под ред. В.Б. Ильина. -Новосибирск: Наука, сиб. отд-ние, 1991. - 151 с.

119. Тяжелые металлы в системе почва растение - удобрение / под ред. М.М. Овчаренко. - М.Юбщество «Знание», 1997.-290 с.

120. Феник, С.И. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам/ С.И. Фенйк, Т.Б. Трофимяк, Я.Б. Блюм // Усп. совр. биол.- 1995. Т. 115. - вып. 3. - С. 261-275

121. Физиология сельскохозяйственных растений: в 8 т. М.: МГУ, 1987

122. Т. 1: Физиология растительной клетки. Фотосинтез. Дыхание / под ред. А.И. Опарина, 1967.-496.

123. Физиология сельскохозяйственных растений: в 8 т. М.: МГУ, 1987 -Т.2: Минеральное питание. Рост и развитие. Эмбриогенез и онтогенез /под ред. П.А. Генкеля, 1967. 482.

124. Хала, В.Г. Эколого-токсикологическая оценка почв и растительной продукции/ В.Г. Хала, Т.Д. Савич // Агрохимический вестник. 2000. - № 6.— С. 6-8.

125. Чапланова, Т.И. Схема перехода на выращивание экологически безопасной сельскохозяйственной продукции/ Т.И. Чапланова // Почвоведение. 2002. - № 3. - С. 6-7.

126. Черных, Н.А. Вопросы нормирования содержания тяжелых металлов в почве/ Н.А. Черных, Б.Ф. Ладонин // Химия в сельском хозяйстве. 1995. -№5.-С. 10-15.

127. Черных, Н.А. Качество растениеводческой продукции при загрязнении почв/ Н.А. Черных, И.Н. Черных // Химия в сельском хозяйстве. 1994. - № 2.-С. 27-28.

128. Шильников, И.А. Проблема снижения подвижности тяжелых металлов при известковании/ И.А. Шилытников, Н.И. Ананов // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 4. - С. 29-32.

129. Шульгин, А.И. Эффективная технология рекультивации нарушенных земель/ А.И. Шульгин // Агроэкология. 2000. - № 3. - С. 29-32.

130. Юфит, С.С. Яды вокруг нас. Вызов человечеству / С.С. Юфит. М.: Классике стиль, 2002. - 368 с.

131. Экология Центрального Черноземья. Курск: Изд-во КГСХА, 2001. -191 с.

132. Ягодин, Б.А. Микроэлементы в сбалансированном питании растений, животных и человека/ Б.А. Ягодин // Химия в сельском хозяйстве. 1995. -№ 2-3. - С. 24-26.

133. Яковлев, А.С. Об охране почв/ А.С. Яковлев, А.Н. Прохоров, Т.В. Решетина // Использование и охрана природных ресурсов в России. -2001,-№7.-С. 49-52.

134. Burkhard, С. Impact of heavy metals on the degradative capabilities of soil bacterial communities/ C. Burkhard, H. Insam, T. Hutchinson, H. Reber // Biol. Fertil. Soils. 1993.-Vol. 16.-P. 154-156.

135. Cobbett, C.S. Phytochelathion biosynthesis and function in heavy metal detoxification/ C.S. Cobbett // Current opinion in plant biology. 2000. - Vol. 3. -P. 211-216.

136. Ducic, T. Transport and detoxification of manganese and copper in plants/ T. Ducic, A. Polle //Braz. J. Plant Physiol. 2005. - vol.17. - P. 16-19.

137. Fiskesjo, G. Alliumtest in waste water monitoring/ G. Fiskesjo // Environ. Toxicol. Water Qual. 1993. - № 8. - P. 291-298.

138. Environmental restoration of metals contaminated soil/ Edited by I.K. Iskandar, 2000.-304 p.

139. Huang, M.P. Handbook of soil science/ Edited by M.P. Huang, M.E. Sumner. N.Y.: CRC Press, Boca Raton, FL, 2000. - 350 p.

140. Iskandar, I.K. Remediation of soil contaminated with metals a review of current practices in the USA/ I.K Iskandar, D.C. Adriano // Science reviews Northwood. - 1997. - P. 154-160

141. Laboudique, J.V. Heavy metal contamination in soil, in agriculture and the quality of our environment / J.V. Laboudique // Sci. Publ. 1999. - P. 34-43.

142. McLaughlin, MJ. Importance of partitioning for bioavailability to invertebrates, microbes and plants / M.J. McLaughlin // Bioavailability of Metals in Terrestrial Ecosystems. N.Y.: CRC Press, Boca Raton, FL. - 2001. - P. 3968.

143. Reber, H.H. Impact of heavy metals on the degradative capabilities of soil bacterial communities/ H.H Reber // Biol. Fertil. Soils. 1993. - Vol. 16. -P. 154-156.

144. Rule J.H. Adsorption and its aplications in industry and environmental hrotection / J.H. Rule. Amsterdam: El-sevier, 1999. - 349 p.

145. Smith K.S. The environmental geochemistry of mineral deposits / K.S. Smith; H.L.Huyck. London, 1999. - 170 p.

146. Sparks, D.L. Soil physical chemistry / D.L. Sparks. N.Y.: CRC Press, Boca Raton, FL. - 1999. - P. 19-29.

147. Taylor, R.W. Fractionation of residual cadmium, copper, nickel, lead and zinc in previously sludge-amended soil/ R.W. Taylor, H. Xiu, A.A. Mehadi, J,W. Tadesse // Soil Sc. Plant Analysis. 1995. - Vol 26. - P. 2193-2204.

148. Состояние почв Орловской области1. Ш^&шХ.1. ОСНОВНЫЕ типы почв1. Рые лесные ЩШЩ Черноземы

149. СОДЕРЖАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ1. Обменный аммоний

150. Фактическое содержание ^ vвеществ {*т U ^ U ййнеч1. Никель С') Хром1. Среднею фоновоезначение («г/кг)1. Продолжение приложения 1фактическое содержание веществ330 среднее фоновое значение1. ОДК

151. Содержание вредных веществ в серой лесной почве Орловской области (по данным В.И. Савича и др. (2002), ГН 2.1.7.2042-06)фактическое содержание веществсреднее фоновое значение1. ОДК

152. Содержание вредных веществ в черноземной почве Орловской области (по данным В.И. Савича и др. (2002), ГН 2.1.7.2042-06)

153. Динамика урожайности лука в опыте

154. Приемы детоксикации ТМ в почве Урожайность сельскохозяйственных культур, ц/га2004 год 2001 год 2006 год Средняя

155. Содержание токсикантов в почве 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК1. МЕДЬ

156. Контроль 140 145 186 157

157. Без добавления мелиоранта 143 125 115 138 125 110 133 122 129 138 124 118

158. Внесено органическое удобрение 140 135 120 198 117 119 169 126 120

159. Проведено известкование 145 140 125 203 152 145 174 146 135

160. HCP0iA*= 11,5 НСР01Б 17,8 HCPoiAB= 23,01. СВИНЕЦ

161. Без добавления мелиоранта 130 115 101 135 120 100 125 119 110 130 118 101

162. Внесено органическое удобрение 140 130 125 164 120 126 152 125 125

163. Проведено известкование 150 145 130 186 127 129 168 136 130

164. НСР0.А=15,4 HCPoiB=21,3 НСР0]АБ=22,О1. Продолжение приложения 2

165. Динамика урожайности свеклы в опыте

166. Приемы Урожайность сельскохозяйственных культур, ц/гадетоксикации ТМ в почве 2004 год 2001 год 2006 год Средняя

167. Содержание токсикантов в почве 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК1. МЕДЬ

168. Контроль 201 200 195 200

169. Без добавления мелиоранта 216 203 198 215 190 185 211 153 154 214 182 179

170. Внесено органическое удобрение 215 210 190 214 200 191 215 201 190

171. Проведено известкование 225 201 195 226 219 201 226 212 198

172. НСР01 А''= 19,7 НСРо,Б ** = 11,5 НСР0,АБ = 21,21. СВИНЕЦ

173. Без добавления мелиоранта 215 200 190 210 190 180 211 165 155 212 185 175

174. Внесено органическое удобрение 215 200 190 209 210 162 212 201 176

175. Проведено известкование 220 200 185 218 200 188 219 200 187

176. НСР0.А=14,9 НСР0,1 ;= п,2 НСР0,АБ= 18,5

177. Динамика урожайности капусты в опыте

178. Приемы детоксикации ТМ в почве Урожайность сельскохозяйственных культур, ц/га2004 год 2001 год 2006 год Средняя

179. Содержание токсикантов в почве 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК1. МЕДЬ

180. Контроль 340 320 600 420

181. Без добавления мелиоранта 430 325 295 330 320 301 590 585' 546 450 410 382

182. Внесено органическое удобрение 340 325 310 632 551 510 486 438 410

183. Проведено известкование 345 330 310 571 534 514 458 432 412

184. HCPoi А*= 24,6 HCPoiB**= 31,4 HCP0i АБ = 32,21. СВИНЕЦ

185. Без добавления мелиоранта 366 361 324 315 310 295 600 580 572 427 417 397

186. Внесено органическое удобрение 320 310 300 560 554 530 440 432 415

187. Проведено известкование 330 320 315 546 538 500 438 429 408

188. HCPqiA = 12,0 НСР0.Б=22,8 HCP0iAB=39,l

189. Изменение физико-химических свойств почв в зависимости от проведения различных приемов детоксикации (2006 г.)

190. Приемы детоксикации ТМ в почве Физико-химические свойства почвырНка Нг, мг-экв/100 г почвы Сумма оснований, мг-экв/100 г почвы ЕКО, мг-экв/100 г почвы С подв мг/ эдержание ижного Р2О5, 100 г почвы Содержание обменного К2О, мг/100 г почвы

191. Содержание токсикантов в почве 1 ПДК J ПДК 6 ПДК 1 ПДК J ПДК 6 ПДК 1 ПДК п J ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК п J ПДК 6 ПДК 1 ПДК п J ПДК 6 ПДК1. МЕДЬ

192. Контроль 5,55 2,3 17,0 19,3 5,2 14,5

193. Без добавления мелиоранта 5,55 '5,52 5,38 2,3 2,1 1,9 17,0 16,9 16,8 19,3 19,0 18,7 5,0 4,8 3,9 14,0 13,6 12,5

194. Внесено органическое удобрение 5,60 5,58 5,52 2,8 2,5 2,3 17,1 16,8 16,5 19,9 19,3 18,8 12,2 10,7 9,5 20,2 18,4

195. Проведено известкование 6,15 6,25 6,00 1,8 1,6 1,6 30,2 28,2 26,8 32,0 29,8 28,4 10,1 9,2 7,7 18,5 17,0 15,2

196. Без добавления мелиоранта 5,55 5,48 5,30 2,1 1,9 1,7 17,1 16,9 16,9 19,2 18,8 18,6 5Д 4,6 3,7 14,0 13,5 12,5

197. Внесено органическое удобрение 5,58 5,62 5,53 2,7 2,4 2,1 17,2 17,5 17,1 19,9 19,2 18,6 12,0 11,2 8,5 20,9 17,4 15,6

198. Проведено известкование 6,15 6,20 6,01 1,9 1,7 1,6 28,1 26,1 24,8 30,0 27,8 26,4 10,5 9,0 7,6 18,5 17,1 15,3

199. НСР0.А =0,15 HCPoiB**= 0,1 НСР0]АБ = 1,2 НСР01А*=0,1 НСР0,Б**= 0,3 НСР0]АБ= 1,5 HCP0iA*= 0,1 НСР01Б**= 0,3 НСР01АБ= 1,5 HCP0iA*= 0,4 НСР0]Б"= 0,3 НСРШАБ= 1,5 НСР01А*= 0,1 НСР0,Б**= 0,3 НСР0]АБ = 1,5 HCPoiA*= 0,1 НСР0Б**= 0,3 НСР0,АБ= 1,5

200. Приемы детоксикации ТМ в почве Физико-химические свойства почвы

201. Собщ Сгк Сфк Сгк/Сфкот ПОЧВЫ

202. Содержание токсикантов в почве 1 ПДК J ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 ПДК 1 ПДК 3 ПДК 6 пдк1. МЕДЬ

203. Контроль 2,5 0,70 0,55 1,3

204. Без добавления мелиоранта . 2,5 2,4 2,3 0,85 . 0,60 0,55 0,50 0,60 . 0,60 1,7 1,0 0,9 ■

205. Внесено органическое удобрение зд 2,9 2,7 1,20 0,95 0,80 0,35 0,5 0,55 3,4 1,9 1,4 £

206. Проведено известкование 2,6 2,5 2,4 0,98 0,80 0,75 0,32 0,45 0,45 3,1 1,8 1,7

207. НСР01А*= Ft>F(|>; НСР0,Б"= 0,2 HCPqiAB = 0,9 НСР01А*= 0,15 НСР01Б"= 0,3 HCPqiAB = 1,5 НСР0.А*= 0,15 НСР01Б"= 0,3 HCPqiAB = 1,5 НСР0,А*= 0,3 НСР01Б**= 0,5 HCPqiAB = 2,71. СВИНЕЦ

208. Без добавления мелиоранта 2,5 2,4 2,2 0,75 0,55 0,40 0,50 0,65 0,70 1,5 0,8 0,6

209. Внесено органическое удобрение 3,2 2,9 2,8 1,20 0,90 0,82 0,40 0,5 0,58 3,0 1,6 1,4

210. Проведено известкование 2,7 2,6 2,4 0,97 0,80 0,73 0,38 0,50 0,47 ^ 5 1,6 1,5

211. НСР01А*= Ft>F(|> НСР0|Б**= 0,2 HCPqiAB = 0,9 НСРо,А"= 0,15 НСР01Б**= 0,3 HCPqiAB = 1,5 НСР0.А*= 0,15 НСР01Б**= 0,3 НСР01АБ= 1,5 НСР01А*= 0,4 НСР0!Б**= 0,3 НСР01АБ= 1,5

Информация о работе

Шаранова, Екатерина Вячеславовна
кандидата сельскохозяйственных наук
Орел, 2006
ВАК 03.00.16

Диссертация

Экологические аспекты трансформации соединений тяжелых металлов (меди и свинца) в системе почва-растение - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы