Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологические аспекты влияния тяжелых металлов на агрохимические и биологические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы
ВАК РФ 03.00.16, Экология
Автореферат диссертации по теме "Экологические аспекты влияния тяжелых металлов на агрохимические и биологические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы"
На правах рукописи
КОМАРОВА Надежда Анатольевна
I
' «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ
I
ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ»
Специальность 03.00.16 - экология Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Казань - 2005 год
Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии им. Д.Н. Прянишникова (ВНИИА)
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Овчаренко М.М.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Чернов Игорь Анатольевич
доктор сельскохозяйственных наук Алиев Шамиль Арифович
Ведущее предприятие: ГУ Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения РАСХН
заседании диссертационного совета Д. 212.081.19 при Казанском государственном университете имени В.И. Ульянова-Ленина (КГУ) по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская д. 18.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. Н.И. Лобачевского Казанского Государственного университета
Автореферат разослан « /У » _2005 года
Защита состоится
в 14.00 часов на
Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор химических наук
Г.А. Евтюгин
М1Л
¿оо£
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящее время неотъемлемой частью экологических проблем, связанных с охраной окружающей среды, стало изучение загрязнения компонентов биосферы, в том числе почвы и растений, тяжелыми металлами (ТМ), которые наносят существенный вред агроценозам. В России выявлены площади почв, загрязненных Сс1, РЬ, Тп и Си, составляющие соответственно 184, 519, 326 и 1416 тыс. га (Овчаренко и др., 1997), причем с каждым годом доля загрязненных почв увеличивается, что создает опасность вывода таких земель из сельскохозяйственного оборота.
Ущерб, наносимый загрязнением, будет в большой степени зависеть от свойств почв, и главным образом от тех, которые влияют на подвижность ТМ и, как следствие, на миграцию по почвенному профилю и накопление в растениях. Исходя из этого, очевидна актуальность разработки научно обоснованных агрохимических приемов детоксикации ТМ при загрязнении ими почв для получения экологически безопасной растениеводческой продукции.
Агрохимические средства снижают негативное влияние ТМ несколькими путями, в том числе инактивацией их в почве и усилением физиологических барьерных функций растений, препятствующих поступлению в них ТМ, что сопровождается оптимизацией питания растения, и как следствие улучшением биологической обстановки в почве. Эта экологическая функция, а именно улучшение биологической активности почвы, загрязненной ТМ под действием агрохимических средств пока не имеет достаточного экспериментального подтверждения. Исследованиями выявлено, что некоторые показатели биологической активности, в том числе ферментативная активность почв, при возникновении в почве стрессовой ситуации изменяются раньше, чем другие почвенные характеристики, например, агрохимические (Гапстян А.Ш., 1980; Звягинцев Д.Г., 1989). В связи с этим необходимо выявить степень негативного влияния ТМ на активность ферментов в почве.
Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось изучение влияния агрохимических средств (органических, минеральных, известковых удобрений и их сочетаний) на физико-химические и биологические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы, загрязненной тяжелыми металлами. В задачи исследований входило:
1. Изучить влияние агрохимических свойств почвы, применения навоза, известковых и минеральных удобрений на подвижность и трансформацию тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве;
2. Выявить распределение ТМ по почвенному профилю в зависимости от физико-химических свойств почвы;
3. Исследовать действие загрязнения почвы С<1, Ъл, Си и РЬ на урожайность и качество продукции картофеля, лука, свеклы и капусты;
4. Изучить влияние последействия агрохимических средств на уреазную, инвертазную и фосфатазную активность почвы при выращивании картофеля, лука, свеклы и капусты;
Научная новизна. Установлено, что агрохимические средства (органические, минеральные и известковые удобрения) в последействии не только непосредственно инактивируют ТМ в почве, но и опосредованно проявляют защитные экологические свойства (снижают огрицательное действие ТМ) по отношению к активности ферментов. Показано, что степень влияния агрохимических средств на снижение угнетения ферментов различна, максимальные протекторные свойства отмечаются на фоне сочетания «навоз + известь + №К».
Проведено сравнительное изучение действия повторного известкования и применения органических и минеральных удобрений в последействии на транслокацию Сс1, 2п, Си и РЬ в почве и в растениях картофеля, лука, свеклы и капусты и их влияние на урожай, и качество продукции. Показано, что существенного снижения подвижности металлов в почве и их поступления в растения можно достичь при периодическом известковании и использовании извести в сочетании с навозом. Установлены различия в характере действия агрохимических средств на свойства почв, в том чис те содержание и качество гумуса. Изу-
чена миграция ТМ по профилю в зависимости от агрохимических свойств почвы. Установлен ряд активности поглощения ТМ на дерново-подзолистой почве.
Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют дать практические рекомендации по использованию показателей активности фермента уреазы с целью диагностики загрязнения дерново-подзолистой почвы ТМ. Разработаны агрохимические приемы по рекультивации загрязненных почв и определены уровни реакции среды, обеспечивающие снижение подвижности ТМ и получение экологически безопасной растениеводческой продукции. Полученные результаты могут стать научной базой для разработки нормативов и агрохимических приемов коренного улучшения плодородия загрязненных почв.
Установлена высокая устойчивость картофеля к загрязнению почвы Cd, Zn, Си и РЬ, что позволяет обосновывать возможность его возделывания в условиях высокой степени загрязнения ТМ почвы Изучение миграционных процессов соединений Cd, Zn, Си и РЬ даёт возможность прогнозировать поступление данных элементов из почвы в сопредельные среды, в частности грунтовые воды.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на научно-практических конференциях ВИУА в 2002, 2003, 2005 гг.; на Международном симпозиуме «Последействие удобрений и его прогнозирование», ВНИПТИ-ХИМ, 2003 г.; на Международной научно-методической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса», посвященной 60-летию Победы в Великой отечественной войне и 75-летию Ивановской ГСХА, 2005 г.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 9 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы (190 наименования, из них 21 на иностранных языках) и приложений Общий объем работы 150 страниц. Работа содержит 41 таблицу (из них 3 в приложениях).
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Тяжелые металлы в системе почва-растение
В этой главе на основании имеющихся в литературе сведений рассмотрено влияние экологических и антропогенных факторов на параметры плодородия почв, источники загрязнения почв ТМ, их миграция по почвенному профилю, действие ТМ на физико-химические и биологические свойства почв и накопление в растениях. Изложено и критически осмыслено влияние агрохимических приемов на детоксикацию загрязненных почв и нормирование содержания ТМ в них. Проведенный обзор литературы позволил определить задачи и цели исследований.
2. Объекты и методы исследований 2.1. Природно-климатические условия Владимирской области
Владимирская область расположена в центральной части Русской равнины. Большая часть территории области занята Мещерской низменностью, представляющей собой равнину с абсолютными высотами 130-140 м.
Естественное плодородие земель невысокое: содержание гумуса - не более 2%, неблагоприятный гранулометрический состав, повышенная кислотность (рНкс1 4,3-5,0), обеднённость элементами питания.
В годы проведения исследований метеорологические условия незначительно отличались от средних многолетних. В 2000 г. формирование вегетативной массы проходило при недостатке влаги. Температурный режим был ниже среднемноголетних величин. 2001 г. - был жарким и сухим во второй половине июня. Дефицит влаги в это время был, особенно ощутим. Период созревания проходил при хорошей обеспеченности влагой, но температуре воздуха ниже средних многолетних значений. Погодные условия вегетационного периода 2002 г. были благоприятными: 1°С на 2-4° выше среднемноголетней, сумма осадков - на уровне многолетних величин (но по периодам вегетации распределялась крайне неравномерно). Первая половина лета 2003 г. характеризовалась
теплым и влажным климатом. Из-за большого количества осадков посадки лука на нескольких вариантах вымокли. Вторая половина лета была жаркой и сухой. Средняя температура в мае +15°С, в июне +21°С, в июле +22,5°С, в августе +21°С. Из 170 дней за вегетационный период с осадками было 59 дней.
2.2. Объекты и методы исследований
Разработка мероприятий по снижению токсичности ТМ является приоритетным в решении задач по оценке и прогнозу загрязненности почв и растений тяжелыми металлами. Наша работа касается решения этих вопросов для овощных культур, как наиболее отзывчивых к накоплению ТМ. Для решения поставленных вопросов в 1994 г., согласно методическим указаниям, утвержденным МСХ РФ 18.05.1993 г., заложен микрополевой опыт в п. Вяткино Судогод-ского р-на Владимирской области. Почва дерново-подзолистая супесчаная. Опыт проводятся в 5-ти кратной повторности, в сосудах из винипласта без дна, размером 36x36 см, высота 30 см. Сосуды установлены с наполнением их почвой пахотного слоя на глубину 25 см.
Исходная агрохимическая характеристика почвы оценивалась как сильнокислая, рН - 4,1; содержание подвижного фосфора 35,2 мг/кг, обменного калия — 125,5 мг/кг почвы, количество ТМ находилось на уровне регионального фона и характеризовалось как незагрязненная.
В 1-ый год под все культуры в почву вносили Г^РбоК«» в качестве фона (кроме контроля). В 7-ом варианте внесена двойная доза №К. В последующем вносили минеральные удобрения на запланированный урожай в форме нитрофоски в дозах (в кг д.в.): капуста и лук - И^оРюоК^о; свекла - М^оРвоКво; картофель - N90P90K.no- Органические удобрения применялись в форме перепревшего навоза в дозе 60 т/га. Известковые удобрения (доломитовую муку) использовали в дозе 10 т/га (по 2,0 г.к.). В 2001 г. проведено на трех повторностях опыта известкование дозой 10 т/га, тем самым изучение транслокации ТМ в опыте проводится на известкованном и неизвесткованном фонах.
Тяжелые металлы вносили в виде растворов (1:10) водорастворимых чистых солей, в дозе из расчета на чистый металл: Cd - 5 мг/кг; Zn - 300; Си - 150; РЬ - 100 мг/кг почвы.
В качестве объектов исследований выбраны: капуста - «Грибовская ранняя»; картофель - «Невский»; лук - сорт «Стригуновский»; свекла столовая -сорт «Бордо».
В опыте проводили отбор почвенных образцов в 4-х кратной повторно-сти; растительных образцов основной и побочной продукции; фенологические наблюдения; полив растений производили дистиллированной водой. С целью изучения миграции ТМ в сосудах отбирались пробы послойно до 1 м специальным буром. Проведение химических анализов в почвах проводился по соответствующим ГОСТам и ОСТам, гумус - по Тюрину, фракционный состав гумуса по Орлову с соавт (1969). Анализ содержания ТМ - методом атомно-абсорбционной спектрометрии в соответствии с методическими указаниями ЦИНАО (1992). Активность ферментов определяли по методу Галстяна (Практикум по агрохимии, 2001). Статистическую обработку результатов исследований проводили дисперсионным методом по Доспехову Б.А. (1985).
Схема опытов
Проведено известкование
Без извести
1. Контроль (абсолютный)
2. ^К - фон
3. Фон + тм (са, си, рь, гп)
4. Фон + ТМ + известь
5. Фон + ТМ + навоз
6. Фон + ТМ + навоз+ известь
7. М2Р2К2 + ТМ
1. Контроль (абсолютный)
2. ^К - фон
3. Фон + ТМ ( Сс1, Си, РЬ, Хп)
4. Фон + ТМ + известь
5. Фон + ТМ + навоз
6. Фон + ТМ + навоз +известь
1. N2PIK2 + ТМ
3. Агроэкологические аспекты транслокации тяжёлых металлов в почве и растениях
3.1. Влияние агрохимических приёмов на физико-химические свойства дерново-подзолистой почвы, загрязнённой тяжёлыми металлами
Наибольший сдвиг реакции среды отмечен на фоне извести (4 и 6 вар.) -рНуса близкий к нейтральному; в вариантах без извести - рН 3,9 — 4,1. Существенное подкисление (с рН 4,2 в 1994 г. до рН 3,8 в 2000 г.) произошло на фоне 2ЫРК (табл. 1). Внесение навоза без извести не привело к снижению кислотности - величина рН 4,0-4,1. Содержание фосфора и калия в почве увеличивалось в зависимости от дозы внесения минеральных удобрений.
С 2002 г. изучалось действие факторов детоксикации на известкованном и неизвесткованном фоне. Известкование почвы обусловило значительное снижение кислотности среды: на всех вариантах уровень рН«,,,, в том числе на контроле, находился в интервале - 6,4-6,7. Аналогичные закономерности отмечались в отношении гидролитической кислотности, существенно увеличилась сумма поглощенных оснований, в 4 и 6 вар. эти показатели достоверно выше в сравнении с другими вариантами опыта. На неизвесткованных повторностях опыта, реакция среды характеризуется как кислая, лишь на фоне внесения извести (4 вар.) и совместного её применения с навозом (6 вар.) - как слабо кислая-5,1-5,4 (табл. 1).
Результаты показывают, что на почве с кислой реакцией среды, применение извести с целью снижения поавижности ТМ четко определено (табл. 2). Действие навоза для снижения подвижности ТМ было недостаточно заметным. Внесение только извести и совместно с навозом (4 и 6 вар.) привело к увеличению валового содержания ТМ по сравнению с 3, 5 и 7 вариантами: содержание гп - 253 мг/кг почвы, а в остальных вариантах 114-145 мг/кг почвы, максимум содержания Сс1 составил 10,7 мг/кг почвы, в вариантах, где не вносилась известь 5,3-6,5 мг/кг почвы. Применение «извести+навоз» достоверно уменьшало количество подвижных соединений Zn и Си.
Влияние приемов детоксикации почв, загрязненных ТМ, на динамику кислотности дерново-подзолистой почвы, 2003 г.
Таблица 1
Вариант 1999 г. 2001 г. 2003 г. 2003 г.
рН Нг | Са |
мг-экв/100 г почвы
известь б/извести известь б/извести известь б/извести известь б/извести известь б/извести
1. контроль 4,2 6,7 4,2 6,6 4,3 0,9 3,6 3,6 2,0 1,7 0,63
2.ЫРК+фон 4,0 6,5 3,9 6,5 3,9 1.1 3,9 3,8 1,8 1,8 0,59
3. фон+ТМ 4,0 6,5 3,8 6,6 3,8 1,2 4,1 3,8 1,9 1,7 0,51
4. фон+ТМ+ известь 6,0 6,6 5,3 6,6 5,1 0,7 1,1 4,3 3,3 2,1 1,7
5. фон+ТМ+ навоз 4,0 6,4 3,9 6,4 3,9 1,3 4,0 4,1 2,0 1,7 0,55
6 .фон+ТМ+навоз +известь 5,9 6,6 5,5 6,6 5,3 0,8 1,4 4,6 3,3 2,0 1,75
7.Ы2Р2К2+ТМ 3,8 6,4 4,2 6,4 4,3 1,4 4,3 3,9 1,7 1,6 0,52
нср05 0,15 0,2 0,15 0,2 0,2 0,3 0,5 0,3 0,3 0,2 0,2
Таблица 2
Влияние известковых, органических и минеральных удобрений на содержание тяжелых металлов в почве (мг/кг почвы), 2003 г.
№ варианта Валовые с юрмы ТМ Подвижные формы ТМ
Сё Си РЬ Ъп СА Си РЬ Ъп
Контроль 0,4 6 10 25 0,07 1,3 2,0 2,4
ЫРК+фон 0,3 5 9 23,0 0,05 1,5 1,3 1,7
фон+ТМ 5,6 99 125 126 3,9 55 78 89
фон+ТМ+известь 10,5 115 139 253 6,1 45 78 72
фон+ТМ+навоз 6,5 96 134 145 4,9 58 78 94
фон+ТМ+навоз +известь 10,7 111 139 251 6,3 49 75 78
Ы2Р2К2+ТМ 5,4 97 134 114 4,1 60 76 79
НСР05 0,2 5,2 8,6 14,0 0,1 0,6 2,0 1,6
Использование мелиорантов не существенно снижало подвижность Сс1 и РЬ по сравнению с 3-им вариантом. Доля подвижных соединений ТМ от валового их содержания находится в тесной зависимости от реакции среды: по Сс1 на фоне извести она составляет 64%, а на фоне 2ЫРК без извести - 75%, соответственно по 2п -27 и 69%, по Си -41 и 60%; соотношение содержания различных форм РЬ мало зависело от уровня рН, на известкованном и неизвесткован-ном фоне составляло соответственно 57 и 58%.
Чтобы оценить доступность ТМ растениям и их миграционную способность по профилю почвы, в почве определяли коэффициенты подвижности ТМ. В 3, 5 и 7 вариантах, в условиях кислой среды без применения извести, подвижность ТМ гораздо выше, чем в вариантах, где вносилась известь: по Сд он составляет от 72-77%, а в 4 и 6 вариантах 65%, по цинку - 65-67% и 27-29% соответственно. Таким образом, снижением кислотности среды с 4,0 до 6,5 можно уменьшить подвижность ТМ в 1.5-2 раза. По степени подвижности изучаемые элементы располагаются в следующем порядке: кадмий>цинк>медь>свинец.
Изучение миграции ТМ и изменения агрохимических свойств неизвест-кованной почвы показало, что реакция среды на контроле, в варианте «ЫРК+ТМ», «№К+ТМ+навоз» в пахотном горизонте находится в пределах 3,8-
4,4, на фоне «ЫРК+ТМ+известь» и «ЫРК+ТМ+известь+навоз» - 5,8. Максимальное содержание подвижного фосфора находится в пахотном слое, в подпахотном - его содержание на контроле снижается почти в 2 раза, а на вариантах с внесением ЫРК и извести более чем в 5 раз и к отметке 80-100 см величина Р2О5 достигает до 5 мг/кг почвы. Содержание обменного калия хоть и снижается в 2 и более раз, однако, в дальнейшем по горизонтам оно определяется на уровне подпахотного горизонта.
Выявлено, что С<3 и Ъп в основном накапливаются в пахотном и подпахотном горизонтах. Эти элементы сохраняют высокую концентрацию во всех нижележащих горизонтах. Си и РЬ накапливаются в слое 0-20 см, в подпахотном горизонте концентрация элементов снижается, и к отметке 1 м достигает малых величин, практически не отличающихся от контроля.
При известковании почв (4 и 6 вар.) максимальное содержание всех ТМ отмечено только в пахотном горизонте, в остальных - находится практически на уровне контрольного варианта. Выявленные закономерности отмечены при определении, как валового содержания, так и количества подвижных форм изучаемых элементов.
На известкованной почве на всех вариантах уровень реакции среды практически одинаковый, существенная разница отмечена лишь по содержанию фосфора и калия. Определение содержания ТМ показало, что условия реакции среды существенно влияют на трансформацию их соединений, что приводит к значительному снижению подвижности ТМ в почве. При уровне рН > 5,5 повышенное содержание фосфора также проявляет детоксикационный эффект. Выявлено, что наиболее сильно связывается почвой РЬ и Си, для них характерно более существенное уменьшение подвижности, чем для Сс1 и 2п.
Таким образом, при загрязнении ТМ почв проведение известкования обеспечивает снижение подвижности ТМ в 1.5-2 раза. Положительное действие извести усиливается при совместном внесении ее с навозом.
3.2. Ферментативная активность дерново-подзолистой супесчаной почвы при загрязнении ее тяжелыми металлами
На известкованной почве проведено исследование активности ферментов группы гидролаз: уреазы, инвертазы и фосфатазы. Применение удобрений способствует возрастанию активности ферментов, что связано, по-видимому, с увеличением биомассы изучаемых культур, вследствие улучшения условий питания растений и жизнедеятельности микрофлоры (табл. 3).
Токсическое действие ТМ проявляется на фоне №К (3 вар.): для картофеля снижение уровня ферментативной активности инвертазы, уреазы и фосфатазы было соответственно на 6, 18 и 11%; для свеклы на 5, 8 и 10%; для лука -на 17, 30 и 4%; для капусты - на 10, 9 и 5% соответственно. Самая высокая уре-азная активность у всех культур наблюдалась на фоне «навоз + ЫРК+известь»: для картофеля, свеклы, лука и капусты увеличение активности было соответственно в 2,0, 2,1, 1,9 и 2,6 раза. Существенно ниже (соответственно на 16-24%) значения показателя были на органическом и минеральном фонах.
Внесение 2ЫРК. (7 вар.), является мощным детоксицирующим фактором: активность уреазы под всеми культурами практически не отличается от наилучшего варианта (ИРК+известм навоз). По интенсивности положительного воздействия на активность уреазы удобрения можно расположить в следующем порядке: известь + навоз > 2№К > известь > навоз.
Изменение агрохимических свойств почвы положительно сказалось на инвертазной активности. Наименьшее угнетение фермента наблюдалось под картофелем. Под всеми культурами наблюдалась следующая закономерность: самая высокая активность фермента отмечена на фоне «ЫРК + навоз + известь», повышение показателя в сравнении с контролем было в 1,6 - 1,5 раза, на фоне навоза - в 1,3 раза. По степени протекторного действия на активность инвертазы агрофоны расположились в следующий ряд: «навоз + ИРК + известь» > известь > (2ЫРК) > навоз. Выявлено, что р. условиях загрязнения почвы при уровне содержания подвижного фосфора 115 мг/кг почвы под всеми культурами обнару-
Влияние тяжелых металлов на ферментативную активность почвы
Варианты опыта Инвертазная активность Уреазная активность Фосфатазная активность
мг глюкозы /1 г почвы за 24 ч. М-ЫН/ЛО г почвы за 24 ч. мгР205/Югпочвы
под луком под капустой ПОД свеклой под карто- под луком под капустой под свеклой под карто- под ЛУКОМ под капустой под свеклой под картофелем
контроль 5,5 5,9 4,9 фелем 5,7 29,0 28,3 26,8 » 5,4 6,8 5,0 6,0
ЫРК 7,1 6,8 6,1 7,0 41,5 43,7 35,3 43,3 7,2 7,3 6,2 7,1
ЫРК+ТМ 5,9 6,1 5,8 6,6 28,8 39,8 32,7 35,5 6,9 6,9 5,6 6,4
ЫРК+ТМ+ известь 7.1 8,3 6.2 7,9 39,1 49,6 44,1 47,8 7,5 7,9 6,5 7,2
ЫРК+ТМ+ навоз+известь 8,4 8,8 7,4 8,6 54,0 56,6 56,8 58,4 8,2 8,7 7,1 7,8
ЫРК+ТМ+ навоз 6,9 7,1 6,2 7,6 42,3 46,4 45,2 44,2 6,9 7,3 6,4 6,6
2№К+ТМ 7,2 7,9 6,7 6,9 47,6 42,7 42,4 49,2 8,1 8,6 7,6 8,0
НСР0, 0,5 0,7 0,7 0,5 2,1 1,4 2,1 3,1 0,7 0,6 0,6 0,6
живается тесная зависимость с активностью фосфатазы (г=от 0,85±0,05 до 0,91 ±0,07). Ингибирование фермента носило характер тенденции, достоверного снижения по сравнению с контролем и незагрязненным фоном не установлено.
Таким образом, агрохимические средства в последействии не только непосредственно инактивируют ТМ з почве, но и опосредованно проявляют защитные экологические свойства по отношению к активности ферментов.
3.3. Влияние агрохимических средств на содержание и свойства гумуса дерново-подзолистой почвы, загрязненной тяжелыми металлами
Изучение группового и фракционного состава гумусовых соединений показало (табл. 4), что отмечается увеличение доли подвижной фракции в сумме ГК, наименьшее ее содержание - на контроле. На вариантах, где вносили навоз и ЫРК (6, 3 и 7 вар), увеличивается доля этой фракции в общей сумме ГК. На фоне извести, как отдельно, так и совместно с и навозом (4 и 6 вар.), отмечается наибольшее количество подвижной фракции ГК, происходит увеличение суммы ГК (с 29,5 до 31,8 и 32,1 соответственно) и количества ГК, связанных с кальцием (фракция 2), снижается содержание ГК фракции 1, связанных с полуторными окислами. В целом выход ГК увеличивается.
Содержание «агрессивной» фракции-1а фульвокислот (ФК) практически не изменяется под действием навоза, но существенно возрастает при внесении ЫРК (3 и 7 вар.) - соответственно с 5,61 до 6,29 и 6,31.
Сумма ГК и ФК по фракциям составляет 55,1-61,8% от общего углерода гумуса. Из соотношения Сп</Сфк следует, что во всех вариантах опыта (за исключением контроля) органическое вещество носит фульватно-гуматный характер и изменялось от 0,95 до 1,06, наилучший качественный состав гумуса - в вариантах, где вносили навоз (5 и 6 вар ).
Таким образом, в условиях чагрязнения почв ТМ, известкование способствует улучшению качества гумуса, приводит к увеличению содержания ГК вообще и ГК, связанных с кальцием. Аккумуляция гумуса, наблюдаемая в пахотном горизонте исследуемой почвы отмечается изменением его качественного состава, выражающимся в уменьшении доли агрессивных ФК.
Изменение фракционного состава гумуса дерново-подзолистой супесчаной почвы, загрязненной тяжелыми металлами, при использовании различных агрохимических средств (2003 г.)
№ Варианты опыта С в почве, % С гуминовых кислот, % С фульвокислот, % сумма ГК ФК Негидро-лизуемый остаток пг
1 2 3 всего 1а 1 2 3 всего
1 контроль 1,35 13,0 5,4 8,4 26,8 5,6 11,6 5,2 6,1 28,3 55,1 0,95 44,9 0,58
2 1МРК 1,37 13,1 6,1 10,3 29,5 6,12 8,89 7,6 5,8 28,4 57,9 1,04 42,1 0,64
3 ЫРК+ТМ 1,38 12,8 6,4 10,1 29,3 6,29 8,61 8,0 5,6 28,5 57,8 1,03 42,2 0,67
4 №К+ТМ +известь 1,37 10,7 7,7 13,4 31,8 5,51 10,9 9,5 3,8 29,7 61,5 1,07 38,5 0,61
5 ЫРК+ТМ +навоз 1,42 10,4 6,9 11,9 29,2 5,58 8,01 8,5 5,9 28,0 57,2 1,05 42,8 0,72
6 ЫРК+ТМ+на-воз+известь 1,45 10,8 7,8 13,5 32,1 5,45 10,8 9,8 3,7 29,7 61,8 1,08 38,2 0,56
7 2ЫРК+ТМ 1,36 12,4 6,2 10,3 28,9 6,31 9,69 7,2 5,4 28,6 57,5 1,02 42,5 0,70
НСРо5 0,05 0,6 0,7 0,5 1,2 0,21 0,5 0,5 0,7 1,3 1,87 0,03 0,8 0,11
4. Агроэкологические аспекты формирования продуктивности овощных культур на почвах, загрязненных тяжелыми металлами
4.1. Влияние агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы, загрязненной тяжелыми металлами, на рост и развитие растений
Изменения агрохимических свойств почвы, действие ТМ, погодные условия вегетационного периода существенно отразились на развитии культур, что проявляется на ранних стадиях. На неизвесткованной почве в 3, 5 и 7 вариантах отмечается гибель растений капусты и свеклы. У картофеля на всех вариантах наблюдается формирование растений, однако на фоне ЫРК и навоза отмечается низкая высота растений. На известкованной почве внесение извести и сочетание её с навозом обусловило увеличение размера кочана в 2-3 раза, у картофеля, лука и свеклы отмечаются также лучшие показатели высоты растений -лишь на 10-12% ниже, чем в вариантах без ТМ. Действие ИРК (3 вар.) на растения капусты было равноценно двойной дозе, а у картофеля отмечено увеличение высоты растений в 3-4 раза, у лука высота пера увеличилась более чем в 3 раза. У свеклы на всех вариантах опыта отмечается нормальное развитие растений: высота растений (8,2-8,5 см) и размер листьев (29-33 см), т.е. токсичность ТМ не проявилась, разницы по вариантам практически не наблюдается.
4.2. Особенности формирования продуктивности овощных культур
на почвах, загрязненных тяжёлыми металлами
Анализ данных урожая за 1995-2000 гг. показывает, что в вариантах без извести растения свеклы и капусты погибали, а картофеля и лука давали низкий урожай (данные получены в соавт. с Гришиной А.В., 1999; Комаровым В.И., 2003). Снижение уровня кислотности почвы обусловило ослабление токсичности ТМ и получение значительного урожая овощных, наиболее эффективным было сочетание извести и навоза.
Обобщение данных (табл. 5) показывает, что на неизвесткованной почве при внесении навоза урожай лука в 6 раз ниже, по сравнению с контролем.
Урожай свеклы получен только при внесении извести и в сочетании её с навозом. Урожай клубней картофеля получен на всех вариантах опыта, что характеризует эту культуру, как устойчивую к действию ТМ: на фоне NPK он составил в среднем 398 г/сос. В сравнении с этим вариантом применение «известь + навоз» обеспечило повышение урожая в 1,5 ра :а. На фоне действия NPK, 2NPK и навоза урожай в сравнении со 2 вар. снизился в 7,7, 11,4 и 10,5 раза соответственно.
На известкованной почве урожай лука в 4 вар. и 6 вар. в сравнении со 2 вар в среднем за 3 года повысился в 7,3 раза, на фоне NPK и 2NPK снизился на 29% и 17% соответственно. Наиболее эффективным в формировании продуктивности картофеля было повторное известкование (4 вар.) - 501 г/сос. и при сочетании извести с навозом - 557 г/сос. При внесении NPK и 2NPK и только навоза урожайность клубней снизилась от максимальной соответственно на 54, 30 и 52%. Лучшим вариантом при формировании урожая свеклы был также 6 вар. - 485 г/сос., прибавка по сравнению с NPK была достоверной и составила 78,0 г/сос. На фоне извести и 2NPK урожай свеклы ниже на 23% и 30% соответственно. При возделывании капусты отмечено преимущество повторного известкования (4 вар.), хотя разница по урожаю с наилучшим 6 вар. не достоверна. При использовании NPK, 2NPK и навоза урожайность капусты в сравнении снизилась соответственно в 2,7, 1,7, и 2,5 раза. Проведение повторного известкования (4 вар.) в сравнении с контролем обеспечило повышение урожая лука в 2,3, картофеля в 1,8, свеклы в 1,6 и капусты в 1,3 раза, а совместное внесение извести и навоза в 2,8, 2,0,1,9 и 1,2 раза соответственно.
Сравнение урожайных данных показывает, что увеличение рН с 4,0 до 6,5-6,7 обусловило снижение токсичности ТМ: на фоне NPK у лука, картофеля и капусты соответственно в 11,0, 5,0 и 16,7 раза; 2NPK - в 9,3, 11,1 и 16,5 раза; извести у лука, картофеля, свеклы и капусты в 1,5, 1,4, 1,9 и 1,5 раза соответственно.
Таблица 5
Влияние агрохимических приемов детоксикации почв, загрязненных ТМ, на продуктивность овощных культур (в среднем за 2001-2003 гг.)
вариант лук карто( >ель свекла капуста
на известкованном фоне без извести на известкованном фоне без извести на известкованном фоне без извести на известкованном фоне без извести
г/сос ц/га г/сос ц/га г/сос ц/га г/сос. ц/га г/сос ц/га г/сос ц/га г/сос ц/га г/сос ц/га
1. Контроль 172 133 118 91 271 208 242 186 256 197 55 42 936 720 202 155
2. ЯРК -'-фон 388 298 53 41 502 386 398 306 407 313 - - 1259 968 15 п
3. фон+ТМ 276 212 25 19 255 196 52 39 245 189 - - 471 363 25 19
4. фон+ТМ +известь 393 302 255 196 501 386 358 276 372 283 193 149 1163 894 795 611
5. фон +ТМ +навоз 320 246 20 16 270 208 38 29 237 206 - - 513 394 18 14
6. фон+ТМ+ навоз+известь 487 374 412 317 557 429 558 429 485 373 387 297 1113 856 922 696
7 М2Р2К2+ТМ 325 250 35 27 390 299 35 27 344 265 - - 693 533 42 32
НСР05 32,0 19,3 72,1 48,5 52,4 94,1 16,8
4.3. Влияние агрохимических приёмов на содержание и накопление тяжёлых металлов в растениях при загрязнении почвы Хп, РЬ, Си и 2,п
Данные показывают, что на известкованном фоне загрязнение почвы не отразилось на содержании крахмала в картофеле, в вариантах с внесением извести и навоза установлена достоверная прибавка, но существенно сказалось на содержании нитратов в продукции. Выявлено, что внесение навоза и извести, является высокоэффективным приемом снижения поступления в растения ТМ (табл. 6-8).
Определение качества лука показало, что на неизвесткованной почве в сравнении с контролем содержание РЬ на фоне ЫРК, извести, навоза и 2ЫРК выше соответственно в 3,6, 1,7, 4,8, и 8,7 раза; Ъп в 2,2, 1,3, 2,9, и 2,3 раза; по Сё в 2,6, 1,8, 5,0 и 6,2 раза; по Си 6,8, 1,6, 10,1 и 10,7 раза соответственно, в вариантах с ЫРК и навозом содержание ТМ превышает ПДК. На фоне извести в сочетании с навозом содержание ТМ практически не отличается от контроля и имеет лучшие показатели по содержанию РЬ и Ъл (табл. 7). На произвесткованной почве все приёмы были высокоэффективными, и обеспечили, за исключением кадмия, получение чистой продукции.
На неизвесткованной почве отмечается гибель растений свеклы, лишь применение извести (4 вар.) и сочетание ее с навозом обеспечивает получение продукции. На известкованных повторностях опыта выявлена особенность свеклы к большему, по сравнению с другими культурами накоплению Ъл, однако в сравнении с 3 вар. внесение отдельно извести и в сочетании с навозом способствовали снижению концентрации Тп в корнях в 1,5 раза (табл. 8)
На кислой почве отмечается в сравнении со 2 вар. в вариантах с ЫРК, навозом и 2ЫРК увеличение содержания Ъл в 2,5, 2,0 и 2,8; С(1 в 2,0, 3,2 и 3,8; Си в 2,2 1,4 и 1,9 раза соответственно. Применение извести в отдельности и в сочетании с навозом обусловило качество продукции, за исключением кадмия, не отличающееся от контроля.
Влияние уровня загрязнения почв на формирование качества клубней картофеля (в среднем за 2001-2003 гг.)
Вариант Повтор-ность Содержание
сух. в-ва, % нитраты, мг/кг* крахмал, % Тяжелые металлы, мг/кг
РЬ 1п Сс1 Си
клубни ботва клубни ботва клубни ботва клубни ботва
1. Контроль из в 20,5 106 12,9 0.18 0,13 3,67 2,62 0,04 0,34 1,3 1,39
б/изв 18,7 141 13,4 0,31 0,24 3,88 3,22 0,05 0,92 1,4 1,35
2. МРК+фон изв 19,0 104 12,5 0,21 0,15 3.52 2,25 0,06 0,15 1,06 0,85
б/изв 19,1 118 13,2 0,22 0,16 4,14 4,04 0,07 0,94 1,78 0,79
3. фон+ТМ изв 17,5 196 11,9 0,20 0,20 3,96 3,31 0,09 0,15 2,07 1,45
б/изв 17,9 189 12,5 0,79 0,47 10,3 16,4 0,21 3,66 4,26 5,3
4. фон+ТМ +известь изв 19,9 100 13,5 0,27 0,21 4,51 4,17 0,08 0,60 1,75 1,29
б/изв 19,4 115 13,3 0,50 0,32 6,0 12,9 0,13 1,24 2,78 4,20
5. фон+ТМ +навоз изв 18,3 158 12,7 0,22 0,22 4,31 5,89 0,12 0,44 1,97 2,02
б/изв 18,9 153 13,0 0,66 0,37 10,4 16,4 0,3 3,3 4,11 5,3
6. фон+ТМ+ навоз+известь изв 20,7 132 12,1 0,29 0,19 5,23 5,66 0,09 0,56 1,81 1,44
б/изв 20,4 82 14,1 0,32 0,48 7,91 14,2 0,14 5,03 1,98 5,03
7. Ы2Р2К2+ТМ изв 17,1 176 12,2 0,30 0,22 4,49 9,5 0,09 0,48 1,98 1,61
б/изв 18,3 233 12,9 0,43 0,56 7,97 15,09 0,22 3,14 4,08 5,12
НСР05 1,3 52 1,4 0,08 0,05 1,0 1,4 0,02 0,1 0,07 0,2
*ПДК на нитраты в клубнях картофеля - 300 мг/кг
Таблица 7
Влияние уровня загрязнения почв на формирование качества лука (в среднем за 2001-2003 гг.)
Вариант Повтор-ность Содержание
сух. в-ва, % нитраты, мг/кг* Тяжелые металлы, мг/кг
са Си РЬ гп
луковица перо луковица перо луковица перо луковица перо
1. Контроль изв 14,3 133 0,076 0,12 0,90 0,58 0,14 0,77 2,87 2,74
б/изв 12,1 142 0,108 0,08 0,72 0,28 0,28 0,41 4,32 7,05
2. ЫРК+фон изв 14,8 155 0,080 0,72 0,84 0,27 0,19 0,45 2,67 9,52
б/изв 15,8 134 0,28 - 2,94 - 0,56 - 7,45 -
3. фон+ТМ изв 15,3 150 0,092 0,19 0,83 1,01 0,18 0,84 3,32 4,92
б/изв 16,3 138 0,295 - 3,27 - 0,88 - 7,74 -
4. фон+ТМ +известь изв 13,8 153 0,120 0,15 0.72 0,22 0,24 0,36 3,86 1,45
б/изв 13,0 187 0,26 0,31 0,73 0,32 0,49 0,34 4,57 8,01
5. фон+ ГМ +навоз изв 15,3 185 0,129 0,31 0,73 0,75 0,26 2,16 8,8 1,1
б/изв 16,8 152 0,33 - 3,02 - 0,91 - 9,02 -
6 фон+ТМ +на- воз+известь изв 15,2 122 0,102 0,26 0,81 0,28 0,20 0,32 2,67 3,99
б/изв 12,0 179 0,154 0,19 0,70 0,34 0,29 0,61 3,45 1,35
7. М2Р2К2+ТМ изв 16,8 168 0,127 - 0,86 - 0,27 - 4,35 -
б/изв 17,3 172 - - - - - - - -
НСР05 1,3 1,5 0,08 0,05 0,04 0,05 0,3 0,3 1,6 0,05
*ПДК на нитраты в луке - 50 мг/кг
*Изв - проведено известкование по всем вариантам, Б/изв - известкование по всем вариантам не проводили
Таблица 8
Влияние уровня загрязнения почв на формирование качества свеклы (в среднем за 2001-2003 гг.)
Вариант Повтор-ность Содержание
сух. в-ва, % нитраты, мг/кг* Тяжелые металлы, мг/кг
Сс1 Си РЬ гп
корни листья корни листья корни листья корни листья
1. Контроль изв 18,7 56 0,06 0,26 1,59 1,90 0,12 0,66 8,31 11,8
б/изв 3,2 14 0,07 0,30 1,64 1,34 0,13 1,71 9,72 18,0
2. ЫРК+фон изв 19,1 66 0,08 0,30 1,60 1,70 0,14 1,03 7,18 13,9
б/изв - - - - - - - - - -
3. фон+1М изв 18,7 172 0,12 0,6П 6,74 0,28 I 1477
б/изв - - - - - - - - - -
4. фон+ГМ +известь изв 17,9 75 0,08 0,55 2,72 2,25 0,17 0,68 10,44 10,7
б/изв 3,1 13 0,12 0,59 1,77 14,0 0,21 1,66 11,63 16,4
5. фон+ТМ +навоз изв 18,1 144 0,21 0,69 5,38 13,1 0,25 1,58 18,52 11,6
б/изв - - - - - - - - - -
б.фон+ТМ +навоз+известь изв 18,5 83 0,08 0,50 2,61 2,62 0,15 0,78 12,01 8,63
б/изв 19,8 31 0,12 0,54 2,92 14,55 0,21 1,44 13,74 17,7
7. К2Р2К2 +ТМ изв 17,0 285 0,13 0,53 4,72 9,53 0,31 1,30 12,25 10,72
б/изв - - - - - - - - - -
НСР05 1,3 2,1 0,03 0,05 0,2 0,3 0,05 0,06 0,4 1,1
*ПДК на нитраты в свекле - 1400
Сравнение результатов по содержанию ТМ в продукции лука и капусты показало, что их величины на известкованном фоне соответственно в 2-8 и 1,94,0 раза ниже, чем на неизвесткованном. Кроме Сё, ни по одному из элементов не обнаружено превышение ПДК.
Анализ клубней картофеля показал, что отмечается достоверное увеличение накопления ТМ в 3-м и 5-м варианте на неизвесткованной почве, при внесении «известь + навоз», содержание ТМ снижалось на 30-23%. На известкованной почве содержание ТМ в клубнях, в зависимости от варианта снижается в среднем в 1,5-3,0 раза, наилучшие показатели в 4 вар. (табл. 6).
По степени накопления ТМ в основной продукции объекты исследований в нашем опыте можно расположить в следующем ряду: свекла < капуста < лук < картофель
Наиболее эффективными приемами по снижению накопления тяжелых металлов в растениях являются совместное применение ЫРК + ТМ + известь и ЫРК + ТМ + известь + навоз. Поэтому на почвах, загрязненных ТМ, необходимо более интенсивное использование агрохимических средств по кратности и дозе внесения, с учетом уровня содержания токсикантов.
ВЫВОДЫ
1. При сильной степени загрязнения почв ТМ в качестве детоксикационных мероприятий целесообразно проводить периодическое известкование, положительное действие которого усиливается внесением органических удобрений, что способствует снижению подвижности ТМ в 1,5-4 раза.
2. При снижении кислотности почвенной среды до уровня рН 6,4-6,7 внесение извести в отдельности и в сочетании с навозом снижает фитотоксичность ТМ, что обуславливает получение урожая овощных культур выше, чем на незагрязнённой почве на контроле и на фоне ЫРК, прибавка составляет : у лука 315 и 99 г/сосуд, а у картофеля 286 и 55, у свёклы 229 и 78 г/сосуд соответственно.
3. Известкование почвы способствует закреплению ТМ в пахотном горизонте, чем препятствует поступлению их в растения и миграции в нижележащие горизонты: во всех вариантах по всем элементам, за исключением кадмия, получена экологически безопасная продукция. Превышение ПДК по кадмию
наблюдалось по всем культурам, без извести оно составило 5-15 раз, на фоне извести 2-7 раз. Превышение ПДК по цинку было отмечено у лука и свеклы в 1,2-1,8 раза.
4. Применение повышенной дозы минеральных удобрений в условиях кислой почвенной среды усиливает угнетение растений от ТМ. При снижении кислотности до уровня рН 6,4-6,7 двойная доза №К оказывает существенное де-токсицирующее действие, способствует снижению накопления ТМ в зависимости от культуры в 1,5-4,0 раз.
5. Наибольшее накопление ТМ отмечается в свекле, в меньшей степени в луке и капусте. Наиболее устойчивой культурой к накоплению ТМ является картофель. Максимальный вынос ТМ происходит с побочной продукцией. По величине накопления в растениях наиболее активным загрязнителем является кадмий, в наименьшей степени накапливается свинец.
6. Применение агрохимических средств на дерново-подзолистой почве, загрязненной ТМ, оказывает существенное влияние на состав и свойства органического вещества. При этом происходит изменение фракционного состава гумуса с возрастанием соотношения ГК'ФК от 0,95 до 1,08, наилучшим качественным составом характеризуется гумус вариантов, где вносили навоз на фоне извести.
7. Органические, минеральные и известковые удобрения и их сочетания на дерново-подзолистой почве, загрязненной ТМ, не только непосредственно инактивируют эти металлы, но и оказывают опосредованное протекторное действие на активность ферментов в почве.
8. Выявление чувствительности почвенных ферментов по степени угнетения их активности в дерново-подзолистой почве, загрязненной ТМ, позволило расположить их в следующий ряд: уреаза > инвертаза > фосфатаза.
9. При загрязнении почвы ТМ агрохимические приемы по степени протекторных свойств по отношению к активности ферментов уреазы и инвертазы можно расположить в следующий ряд: навоз + известь + ЫРК > известь + ЫРК> навоз + МРК. > 2 №К. На фоне «навоз + известь + ЫРК» для картофеля, свеклы, лука и капусты увеличение активности уреазы отмечалось соответственно в 2,0, 2,1, 1,9 и 2,6 раза по сравнению с контролем, активности инвертазы в 1,6 - 1,5 раза. По отношению к активности фермента фосфатазы (под всеми культурами) можно расположить в следующий ряд: 2 ЫРК > навоз + известь + ЫРК > известь + №К > навоз + ЫРК, что связано с высокой положительной корреляцией между активностью фермента и содержанием фосфора в почве (г=0,85-0,91).
24
СПИСОК
работ, опубликованных по теме диссертации
1. Комарова H.A., Люботина В.А., Тужилина А.Р. Качество сельскохозяйственной продукции // Агрохимический вестник, 1997, № 3, с. 20-23.
2. Комаров В.И., Гришина A.B. Аканова Н.И., Шалашова JI.A., Комарова H.A. Эколого-агрохимические изменения почв Владимирской области // Плодородие, 2003, № 4(13), 2-4 с.
3. Комаров В.И., Гришина A.B., Баринов В.Н., Иванова В.Ф., Комарова H.A. Результаты исследований по разработке агрохимических приемов детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами.//Бюлл. ВИУА №119 «Задачи научных учреждений Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами по реализации Концепции и основных направлений развития агрохимии и агрохимического обслуживания сельского хозяйства РФ на период до 2010 г.», 2003, 84-87 с.
4. Комаров В.И., Гришина A.B., Шалашова JI.A., Комарова H.A. Результаты агроэкологического мониторинга на реперных участках Владимирской области //Плодородие, 2004, № 2 (17), 9-11 с.
5. Комарова H.A., Гришина A.B., Комаров В И., Шалашова Л.А. Эколого-токсикологическая оценка состояния водных ресурсов Владимирской области //Владимирский земледелец, 2004, № 3 - 4, с. 37- 38.
6. Комарова H.A., Комаров В И., Шалашова Л.А. Ферментативная активность дерново-подзолистой супесчаной почвы при загрязнении ее тяжелыми металлами. В сб. статей «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур». Тр. ВНИИА, М., 2005. с. 309-311.
7. Овчаренко М.М., Комарова Н.А Агроэкологическая оценка приёмов детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами //Агрохимический вестник, 2005, № 3, с. 2-5.
8. Комаров В.И., Комарова H.A., Шалашова Л.А., Сазонова Е.И. Ферментативная активность дерново-подзолистой супесчаной почвы при загрязнении её тяжелыми металлами. // В сб.ст.: «Актуальные проблемы и перспективы развития АПК», Иваново ГСХА, 2005, т.1, с. 102-105.
9. Комаров В.И., Комарова H.A., Шалашова Л А , Гришина А.В , Сазонова Е.И. Трансформация фракционно-группового состава гумусовых кислот дерново-подзолистой супесчаной почвы в условиях загрязнения её тяжелыми метал-лами.//В сб. «Актуальные проблемы стабилизации почвенного плодородия и урожайность в Верхневолжье», М., ВНИИА, 2005, с. 33-36.
РАБОТА ПО ИЗДАНИЮ ВЫПОЛНЕНА В "ЕДАКЦИОННО-ИЗДАТЕЛЬСКОМ СЕКТОРЕ ВНИИА Компьютерная верстка Новикова Т Н
Лицензия на издательскую деятельность ЛР 040919 от 07 1098 Лицензия на полиграфическую дeятeJ ьность ПЛД № 53-468 от 13 08 99 Подписано в печать 14 09 2005 Формат 60x84/16 Заказ №22
Уел печ л 1,5 Тираж 100
127550, Москва, ул Пряиишникова, 31А, тел (095)976-25-01
r-
РНБ Русский фонд
2007-4 8006
Получено 31 ""3 J6
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Комарова, Надежда Анатольевна
Введение 3
I. Обзор литературы
1.1. Плодородие почв как составная часть агроэкосистем 7
1. 2. Минеральные, органические и известковые удобрения, как возможные источники поступления тяже- 13-17 лых металлов в почву и растения.
1.3. Содержание тяжелых металлов в растениях 17
1.4. Ферментативная активность почв 20
1.5. Влияние тяжелых металлов и микроэлементов на ^ ^ ферментативную активность почв
1.6. Влияние удобрений на ферментативную активность
2 о —
1.7.11ормирование содержания тяжелых металлов в поч- ^ 35 вах
I.8. Технологические приёмы по детоксикации почв, загрязнённых тяжелыми металлами
Экспериментальная часть
II. Условия проведения опытов.
2.1. Природно-климатические условия Владимирской об- ^ ^ ласти
2.2. Объекты и методы исследований 42
III. Агроэкологические аспекты транслокации ^ ^ тяжёлых металлов в почве и растениях
3.1. Влияние агрохимических приёмов на физикохимические свойства дерново-подзолистой супесча- 50 - 58 ной почвы, загрязнённой тяжёлыми металлами
3.2. Влияние агрохимических приемов на распределение ^ тяжелых металлов по профилю почвы
3.3. Ферментативная активность дерново-подзолистой супесчаной почвы при загрязнении ее тяжелыми ме- 64 - 74 таллами
3.4. Влияние агрохимических средств на содержание и свойства гумуса дерново-подзолистой почвы, за- 74 грязненной тяжелыми металлами.
IV. Агроэкологические аспекты формирования продуктивности овощных культур на почвах, 81загрязненных тяжелыми металлами
4.1 Влияние агрохимических свойств дерново- подзолистой почвы, загрязненной тяжелыми металлами, на рост и развитие растений
4.2. Особенности формирования продуктивности овощных культур на почвах, загрязненных тяжёлыми металлами
4.3. Влияние агрохимических приёмов на содержание и накопление тяжёлых металлов в растениях при загрязнении почвы 2л\, РЬ, Си и Ъъ
Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологические аспекты влияния тяжелых металлов на агрохимические и биологические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы"
Важнейшим условием развития современного земледелия является применение агрохимических средств в агроэкосистеме. Это продиктовано необходимостью поддержания и воспроизводства уровня плодородия почв, и, как следствие, получение высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур.
В последнее пятидесятилетие экологическое равновесие природной среды нарушалось, следствием стала антропогенная нагрузка и сброс в воду, воздух, почву огромного объема отходов, содержащих высокие концентрации токсичных веществ. В связи с этим весьма актуальными в настоящее время стали вопросы загрязнения природной среды, в том числе тяжёлыми металлами. Свинец, медь, цинк и кадмий принадлежат к числу приоритетных загрязняющих веществ и в соответствии с ГОСТом 17.4.1.02-83 относятся к первому классу опасности. Это связано как со свойствами этих элементов, так и с большим разнообразием их источников и высокой интенсивностью поступления в экосистемы.
Значительная доля веществ, попадает в почву, которая служит мощным их аккумулятором и практически не теряет со временем. Особенно прочно фиксируют тяжелые металлы верхние гумуссодержащие горизонты, то есть наиболее плодородный слой. При этом загрязнённая почва становится вторичным источником загрязнения, что приводит к потере качества питьевых вод, поступлению значительных количеств элементов в организмы животных и человека. В то же время почвы подверженных загрязнению территорий часто служат базой производства сельскохозяйственной продукции. На таких почвах неизбежна транслокация металлов из почвы в растения, что приводит к снижению не только урожаев сельскохозяйственных культур, но и качества получаемой продукции.
Одной из важнейших функций агрохимической науки является снижение негативных последствий от техногенного загрязнения агроэкосистем тяжелыми металлами (ТМ). При этом агрохимические средства снижают негативное влияние ТМ несколькими путями, в том числе инактивацией их в почве и усилением физиологических барьерных функций растений, препятствующих поступлению в них ТМ. Если по вопросу инактивации ТМ в почве в литературе встречается много сведений (Ильин, 1982; Алексеев, 1987; Ов-чаренко, 1997; Кабата - Пендиас, 1989; Зубкова, 2004 и др.), то по усилению барьерных функций растений - единичные исследования. Благодаря усилению физиологических барьерных функций под действием агрохимических средств, в растения поступает значительно меньше ТМ при их одинаковом содержании на разных агрохимических фонах (Соловьева, 2002). Усиление барьерных функций сопровождается оптимизацией питания растений, и как следствие, улучшением биологического статуса в почве.
Известно, что некоторые показатели биологической активности при возникновении в почве стрессовой ситуации изменяются раньше, чем другие почвенные характеристики, например, агрохимические (Звягинцев, 1989; Лебедева, 1984; Галстян, 1980). Ферментативная активность почвы является одним из таких показателей. Выявлено негативное влияние тяжелых металлов на активность ферментов. В тоже время известно, что агрохимические средства оказывают протекторное действие по отношению к ферментативной активности почвы.
В связи с этим, мы попытались выявить наиболее эффективные агрохимические приемы детоксикации почв, загрязнённых ТМ, обеспечивающих ведение устойчивого земледелия и получение чистой продукции, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям, предупреждающих дальнейшее распространение загрязнителей через почву, растения, грунтовые воды. Проведение работы направлено на выявление особенностей содержания и трансформации соединений свинца, меди, цинка и кадмия в дерново-подзолистой супесчаной почве, на изучение закономерностей транслокации
ТМ в растения, защитных свойств агрохимических средств по отношению к ферментативной активности почвы.
Как показали исследования последних лет, ущерб наносимый загрязнением, будет в большей степени зависеть от свойств почвы и, главным образом, от тех из них, которые влияют на подвижность ТМ и, как следствие, на перераспределение их по почвенному профилю и на доступность растениям. Для этого требуются экспериментальные данные о количественных взаимоотношениях между содержанием ТМ и свойствами почв. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выявить эффективность применения извести, минеральных, органических удобрений и их сочетаний в качестве мелиорантов загрязнённой медью, цинком, свинцом и кадмием дерново-подзолистой почвы;
- определить уровень накопления тяжелых металлов различными сельскохозяйственными культурами
- выявить закономерности трасформации металлов при загрязнении почвы 1
ТМ с течением времени;
- изучить миграцию ТМ по почвенному профилю в зависимости от агрохимических свойств почв;
- изучить влияние агрохимических средств на уреазную, фосфатазную и инвертазную активность при загрязнении дерново-подзолистой почвы тяжелыми металлами;.
Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском инсти туте агрохимии имени Д.Н. Прянишникова (ВНИИА) в период с 1998 по 2004 годы на испытательном полигоне ВНИПТИОУ, в п. Вяткино Владимирской области в многолетнем микрополевом опыте. Тема исследований являлась составной частью тематики научных работ института ВНИИА, включающим государственные научно-технические программы (№ госрегистрации 154.17.2.26.-99, 1825-01).
Результаты исследований в 2000 году были отмечены медалью ВВЦ и использованы в разработке комплексной программы сохранения и повышения плодородия почв Владимирской области на 2001 - 2005 годы. Материалы исследований используются при изучении курса «Экология» и «Агрохимия» во Владимирском Государственном университете и Ивановском сельскохозяйственном институте.
В основу диссертации положены экспериментальные данные, полученные автором самостоятельно и в совместных исследованиях с кандидатами с-х наук A.B. Гришиной и В.И. Комаровым.
Автор выражает благодарность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук Овчаренко М.М. за постоянную поддержку и помощь при выполнении настоящей работы, а также сотрудникам ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова доктору сельскохозяйственных наук, профессору Шильникову И.А. и доктору биологических наук Акановой Н.И., сотрудникам Агрохимцентра «Владимирский» за критические замечания в обсуждении результатов исследований и оказанную помощь в проведении полевых, лабораторных и аналитических работ.
Заключение Диссертация по теме "Экология", Комарова, Надежда Анатольевна
ВЫВОДЫ
1. При сильной степени загрязнения почв ТМ в качестве детоксикацион-ных мероприятий целесообразно проводить периодическое известкование, положительное действие которого усиливается внесением органических удобрений, что способствует снижению подвижности всех ТМ в 1,5- 4 раза.
2. При снижении кислотности почвенной среды до уровня рН 6,4 - 6,7 внесение извести в отдельности и в сочетании с навозом снижает фи-тотоксичность ТМ, что обуславливает получение урожая овощных культур выше, чем на незагрязнённой почве на контроле и на фоне ЫРК, прибавка составляет : у лука 315 и 99 г/сосуд, а у картофеля 286 и 55, у свёклы 229 и 78 г/сосуд соответственно.
3. Известкование почвы способствует закреплению ТМ в пахотном горизонте, чем препятствует поступлению их в растения и миграции в нижележащие горизонты: во всех вариантах по всем элементам, за исключением кадмия, получена экологически безопасная продукция. Превышение ПДК по кадмию наблюдалось по всем культурам, без извести оно составило 5-15 раз, на фоне извести 2-7 раз. Превышение ПДК по цинку было отмечено у лука и свеклы в 1,2-1,8 раза.
4. Применение повышенной дозы минеральных удобрений в условиях кислой почвенной среды усиливает угнетение растений от ТМ. При снижении кислотности до уровня р11 6,4 - 6,7 двойная доза ЫРК оказывает существенное детоксицирующее действие, способствует снижению накопления ТМ в зависимости от культуры в 1,5- 4,0 раз.
5. Наибольшее накопление ТМ отмечается в свекле, в меньшей степени в луке и капусте. Наиболее устойчивой культурой к накоплению ТМ является картофель. Максимальный вынос ТМ происходит с побочной продукцией (ботва картофеля). По величине накопления в растениях наиболее активным загрязнителем является кадмий, в наименьшей степени накапливается свинец.
6. Применение агрохимических средств на дерново-подзолистой почве, загрязненной ТМ, оказывает существенное влияние на состав и свойства органического вещества. При этом происходит изменение фракционного состава гумуса с возрастанием соотношения ГК:ФК от 0,95 до 1,08, наилучшим качественным составом характеризуется гумус вариантов, где вносили навоз на фоне извести.
7. Органические, минеральные и известковые удобрения и их сочетания на дерново-подзолистой почве, загрязненной ТМ, не только непосредственно инактивируют эти металлы, но и оказывают опосредованное протекторное действие на активность ферментов в почве.
8. Выявление чувствительности изученных почвенных ферментов по степени угнетения их активности в дерново-подзолистой почве, загрязненной ТМ, позволило расположить их в следующий ряд : уреаза > инвертаза > фосфатаза.
9. При загрязнении почвы ТМ агрохимические приемы по степени протекторных свойств по отношению к активности ферментов уреазы и инвертазы можно расположить в следующий ряд : навоз + известь + ЫРК > известь + ЫРК> навоз + ЫРК > 2 ЫРК. На фоне «навоз + известь + ЫРК» для картофеля, свеклы, лука и капусты увеличение активности уреазы отмечалось соответственно в 2,0, 2,1, 1,9 и 2,6 раза по сравнению с контролем, активности инвертазы в 1,6 - 1,5 раза. По отношению к активности фермента фосфатазы (под всеми культурами) можно расположить в следующий ряд : 2 > навоз + известь + ЫРК > известь + ЫРК > навоз + что связано с высокой положительной корреляцией между активностью фермента и содержанием фосфора в почве (г = 0,85 - 0,91).
У. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По масштабам загрязнения и воздействию на биологические объекты тяжелые металлы занимают особое место среди загрязняющих веществ. Опасность, вызываемая загрязнением тяжелыми металлами, усугубляется еще и слабым выведением их из почвы. Наибольшую опасность представляют подвижные формы металлов, то есть наиболее доступные для живых организмов соединения.
Данная работа проведена в рамках проблемы мониторинга тяжелых металлов в экосистемах, охраны среды от загрязнения и разработки приемов реабилитации загрязненных почв. В целом рекультивация загрязненных тяжелыми металлами почв заключается в разработке и проведении мероприятий по восстановлению плодородия данных почв до состояния, пригодного для возделывания культур, продукция которых будет отвечать санитарно-гигиеническим нормам.
В условиях многолетнего микрополевого опыта нами смоделирована реабилитация загрязненной свинцом, медью, кадмием и цинком дерново-подзолистой супесчаной почвы. Для этого изучена эффективность действия различных мелиорантов — извести, органических (навоза) и минеральных удобрений и их сочетаний на подвижность ТМ и поступление их в сельскохозяйственные культуры.
Закрепление (фиксация) тяжелых металлов в почве является одним из способов снижения их поступления, как в растения, так и в природные воды. Переход металлов в недоступное для растений состояние чаще всего является следствием их взаимодействия с органическим веществом почвы, карбонат - и фосфат ионами. Таким образом, внесение органических, минеральных удобрений и извести не только повышает плодородие почвы, но и способствует ее реабилитации при загрязнении.
Анализ многочисленных исследований и данных нашего эксперимента но разработке агрохимических приемов рекультивации загрязненных тяжелыми металлами почв позволяет сделать заключение, что эффективность вышеописанных приемов значительно возрастает при их комплексном применении. Установлено, что на кислых дерново-подзолистых почвах максимального реабилитационного эффекта можно достигнуть при совместном применении известковых и органических удобрений на фоне минеральных удобрений. При этом значительно увеличивается поглотительная способность почв (за счет увеличения как органической, так и минеральной составляющей) и снижается кислотность, что в комплексе способствует значительному падению подвижности тяжелых металлов.
Применяя в нашем опыте двойную дозу минеральных удобрений на известкованной почве, мы достигали регулирования соотношения биогенных элементов, которое основано на явлении антагонизма и синергизма при питании растений. Добавляя в почву элементы-антагонисты тяжелых металлов (Са, Р, К) также можно снизить поступление в растения элементов-загрязнителей, а с помощью элементов синергистов можно увеличить вынос загрязнителей с растениями.
На почвах, загрязненных тяжелыми металлами, наряду с регулярным контролем за содержанием тяжёлых металлов в почвах и растениях необходима дифференцированная, в соответствии с агрохимическими показателями почвы, система агрохимических мероприятий.
Как показывают наши результаты, известкование почвы эффективно не только на кислых почвах, но и с близко к нейтральной реакцией среды. Внесение извести, с доведением реакции среды до рН 6,5 - 6,7, способствует снижению токсичности ТМ, что обусловлено комплексом позитивных изменений в почвенной системе на разных уровнях: химическом, физическом, биологическом. Было выявлено, что нейтральная или близкая к нейтральной реакция почвенной среды активирует деятельность ферментов.
Внесение органических удобрений в почву занимает одно из важнейших мест в детоксикации тяжелых металлов и рассматривается как важнейший прием повышения ее плодородия, являясь одновременно и источником питательных элементов для растений. Как показали наши исследования, при внесении органических удобрений в загрязненную почву снижается подвижность тяжелых металлов, вероятно вследствие образования различных органоминеральных комплексов, обладающих низкой растворимостью. Однако, надо иметь в виду, что при этом идет образование водо-растворимых низкомолекулярных органических соединений, увеличивающих миграционную способность металлов.
При подборе сельскохозяйственных культур для выращивания на загрязненных почвах необходимо исходить из их способности избирательно поглощать и накапливать токсиканты. При среднем и высоком уровнях загрязнения рекомендуется размещать культуры, мало чувствительные к загрязнению и не накапливающие металлы при интенсивном применении агрохимических и агротехнических мероприятий, снижающих поступление металлов в продукцию. Наименьшее количество токсических элементов накапливает картофель.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Комарова, Надежда Анатольевна, Москва
1. Авраменко П.М., Лукин C.B. Влияние уровня загрязнения почвы ТМ на их накопление в картофеле и гречихе. //Агрохимический вестник. 1999. №2. С.30-31
2. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975.- 657с.
3. Агроэкология / В.А. Черников, P.M. Алексахин, A.B. Голубев и др. М.: Колос, 2000,- 536с.
4. Александрова Т.С., Шмурова Э.М. Ферментативная активность почв. Итоги науки и техники//Почвоведение и агрохимия. 1975.-№1.- с.5-69.
5. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиз-дат, 1987. 142с.
6. Алиев С.А., Гаджиев Д.А. Коррелятивные изменения активности ферментов в почвах вертикальных зон//Научн. Докл. высш.шк.-Биол.науки.-1978.- № 5.- с.121-126.
7. Алиев С.А., Гаджиев Д.А. Эколого-энергетический анализ закономерностей изменения ферментативной активности почв. В кн. Экологические условия и ферментативная активность почв. -Уфа. - 1979. - с. 42-59.
8. Алиев С.А. Управление эколого-энергетическими факторами формирования высокопродуктивных ценозов // Биология и земледелие. М.: Наука, 1980.-С. 91-95.
9. Арутюнян Ю.А. Активность фосфогидролаз и формы фосфора в основных типах почв. Автореф. дис. к.б.н. -Арм. ССР, 1977, 12 с.
10. Ю.Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ, 1970,-487с.
11. Арутюнян Ю.А., Галстян А.Ш. Об определении активности щелочной и кислой фосфатазы почв//Агрохимия. 1975. -№ 5. С. 128-133.
12. Атмосфера: Справочник. (Справочные данные модели). Л.: Гидрометео-издат, 1991. 510с.
13. Н.Бабкин В.В., Кирпичников H.A. Устойчивость агроценозов к загрязнению ТМ в зависимости от окультуривания дерново- подзолистой почвы и применения мелиорантов. В сб.: Удобрение и химические мелиоранты в агроэкосистемах. М., 1998. С.404-409
14. Басманов А.Е., Кузнецов A.B. Экологическое нормирование применения удобрений в современном земледелии //Вестник с.-х. науки. 1990. №8. С.88-91
15. Благовещенская и др. Земледелие без химизации// Химизация сельского хозяйства, 1990, № 10,.- с. 66-68.
16. Богдевич И.М. Модель расширенного воспроизводства плодородия дерново-подзолистых почв // Вестник с/х науки. 1988. №11.- С. 40-44.
17. Булгаков Д.С. О разработке региональных моделей плодородия почв // Тез. докл. VIII Всес. съезда почвоведов, т.4, Новосибирск: ВАСХНИЛ, 1989.-С. 215.
18. Булгаков Д.С., Опарин Б.Ф. Аспекты теории плодородия почв // Почвоведение. 1999. № 1С. 67-71.
19. Булгаков Д.С., Славный Ю.А. Эталоны плодородия почв // Химия в с/х. 1996. № 5. - С. 15-18.
20. Булгаков Д.С., Опарин Б.Ф. Аспекты теории плодородия почв //Почвоведение. 1999., № 1, с. 67-71.
21. Вальков В.Ф. Плодородие почв и агроценозы / Биосфера.- Ростов: Рост, ун-т, 1977.- 248-254с.
22. Вернадский В.И. Биосфера. М-Л.: Научно-техническое и-во. 1926, 234 с.
23. Вернадский В.И. Биосфера. М.: Мысль, 1967.- 348с.
24. Вильямса В.В. Избранные сочинения М. Московский рабочий, 1948.467 с
25. Войтович II.В. Агрохимические модели плодородия почв и их оценка // Химия в с/х. -1995, № 6.- с. 31-33.
26. Володин В.М. Экологические основы оценки и использования плодородия почв. М.: ЦИНАО, 2000. - 336с.
27. Володин В.М. О расширенном воспроизводстве почвенного плодородия //Вестник с/х науки. 1989.- с. 24-30.
28. Воронин В.И. К характеристике плодородия окультуренных почв. //Черноземы. 2000. Состояние и проблемы рационального использования. Воронеж. ВГАУ, 2000.- с. 167-171.
29. Временный максимально-допустимый уровень (МДУ) некоторых химических элементов и госсипола в кормах для сельскохозяйственных животных (Минздрав СССР №123-41281-87 от 16.07.87). 4с.
30. Галстян А.Ш. К оценке степени плодородия почвы ферментативными реакциями // Микроорганизмы в сельском хозяйстве. М.: МГУ.- 1963.-е. 327-335.
31. Галстян А.Ш. Некоторые вопросы почвенной ферментоло-гии//Симпозиум по ферментам почвы: Тез.Докл. Минск - 1967, с. 5-7.
32. Галстян А.Ш. Об активности карбогидраз в почве// Докл. АН Арм.ССР. -1966-№2, с. 32.
33. Галстян А.Ш. Ферментативная активность почв Армении// Тр. НИИ почвоведения и агрохимии, вып.8 -Ереван, 1974, с. 45
34. Галстян Л.Ш. Ферментативная диагностика почв// Сб. Проблемы и методы диагностики и индикации почв. М. -1980, с. 8-12.
35. Гармаш Г.Л., Гармаш Н.Ю. Влияние тяжелых металлов, вносимых в почву с осадками сточных вод, на урожайность пшеницы и качество продукции //Агрохимия. 1989. №7. С.69-72
36. Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю. Распределение тяжелых металлов по органам культурных растений //Агрохимия. 1987. №5. С.40-47
37. Гармаш Н.Ю. Влияние тяжелых металлов на величину и качество урожая сельскохозяйственных культур: Автореферат дисс. канд. биол. наук. 11о-восибирск, 1986. 24с.
38. Гомонова II.Ф. Влияние длительного применения агротехнических средств на дерново-подзолистых почвах на трансформацию тяжелых металлов в системе почва-растение. В кн.: Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. М., 1994. С. 180-186
39. Громова B.C. Оценка влияния высоких доз удобрений на агроэкологиче-ские показатели почвы при возделывании плодовых культур. В сб.: Проблемы агроэкологического мониторинга в ландшафтном земледелии. М., 1994. С.75-78
40. Добровольский Г.В., Гришина Г.А. Охрана почв. М.: Изд-во МГУ, 1985.-224 с.
41. Добровольский Г.В. Тяжелые металлы: загрязнение окружающей среды и глобальная геохимия. Тяжелые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980. С.3-12
42. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.- Наука. 1990.- 261 с.
43. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы: функционально-экологический подход. -М. Наука. МАИК. «Наука»/Интерпериодика., 2000.- 184 с.
44. Добровольский Г.В. Глобальные циклы миграции тяжелых металлов в биосфере// В сб. Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы.- М., 1983, с. 4-13.
45. Добровольский Г.В. Ландшафтно-геохимические критерии оценки загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами // Почвоведение. -1999. №5.-С. 639-645.
46. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979.-416с.
47. Дробник Я. Расщепление крахмала энзиматическим комплексом почв // Folia Biologika. 1955.- вып.1.- с. 78.
48. Евдокимова Г.А. Действие меди и никеля на биологические процессы в подзолистой почве. Тез. докл. 8 Всес. съезда почвоведов, Новосибирск, 14-18 августа 1989 г. Кн.2. Новосибирск, 1990. С.284
49. Евдокимова Г.А. Эколого-микробиологические основы охраны почв в условиях промышленного воздействия на Крайнем Севере: Автореферат дисс. докт. биолог, наук. М., 1990. 36с.
50. Егоров В.В. Основы расширенного воспроизводства плодородия почв.// Проблемы земледелия. -М., Колос.- 1978.- с. 116-122.
51. Звягинцев Д.Г. Иммобилизованные ферменты в почвах.// Сб. Почвенные метаболиты. М.- 1979.
52. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М., 1984. 560с.
53. Ильин В.Б. К вопросу о разработке ПДК тяжелых металлов в почвах //Агрохимия. 1985. №10. С.94-101
54. Ильин В.Б. К экологии промышленных городов. В кн.: Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. М., 1994. С.42-48
55. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в почвах Западной Сибири //Почвоведение. 1987. №11. с.87-95
56. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Наука, 1991. 151с.
57. Ильин В.Б., Степанова М.Д. Тяжелые металлы защитные возможности почв и растений - урожай. В кн.: Химические элементы в системе почва -растение. Новосибирск: Наука, 1982. С.73-92
58. Инструктивное письмо « О выполнении работ по определению загрязнения почв» № 02-10/51-2333 от 10.12.1990 г. Госкомприрода СССР. М., 1990. 11с.
59. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439с.
60. Кант Г. Биологическое растениеводство: возможности биологических аг-росистем / Пер. с нем. М.: Агропромиздат, 1988. - 207с.
61. Касатиков В.А., Овчаренко М.М., Касатикова С.М., Шабардина Н.П. Влияние минеральных удобрений и осадков городских сточных вод на уровень концентрации в почве ряда микроэлементов //Агрохимия. 1997. №2. С.81-85
62. Касатиков В.А., Усенко В.И., Касатикова С.М., Шабардина Н.П. Влияние осадков городских вод на поведение тяжелых металлов в агроценозах дерново-подзолистых почв и выщелоченных черноземах. Сб. трудов ВНИПТИОУ. Владимир, 1998. Вып.1. С.144-150
63. Кауричев И.С., Ноздруков Е.М. Общие черты генезиса почв временного избыточного увлажнения // Новое в теории оподзоливания и осолодене-ния почв. М., 1983- с. 45-61.
64. Кауричев И.С. Почвы Нечерноземной зоны и пути повышения их плодородия в условиях интенсивного земледелия (проблемная лекция).- М.: ТСХА, 1983.- 28с.
65. Кацнельсон P.C., Ершов В.В. Исследование микрофлоры целинных и окультуренных почв Карельской АССР.- 2. Биологическая активность почв Карельской АССР// Микробиология. 1958,-т. 27.-вып.1.- с. 82-88.
66. Каштанов А.Н. Экологизация сельского хозяйства // Агроэкологические принципы земледелия. М.: Колос, 1993.- С. 3-11.
67. Каштанов А.Н. Концепция устойчивого земледелия России // Земледелие. -2000. №3.- С.10-11.
68. Каштанов А.Н. Основные направления исследований по земледелию на 2001-2005 гг. // Земледелие в XXI веке. Проблемы и пути их решения.
69. Курск: ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии. 2001.- С. 4-8.
70. Кирюшин В.И. Управление плодородием почв в интенсивном земледелии // Земледелие. 1987. № 5, С.2-6.
71. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. М.: Колос, 1996.-367с.
72. Кирюшин В.И. Экологические аспекты формирования систем агропромышленного производства. Системы ведения агропромышленного производства (вопросы теории и практики)- М.: АгриПресс, 1999- 119-127с.
73. Кирюшин В.И. Роль длительных полевых экспериментов в агрономии и некоторые особенности их проведения. //Изв. ТСХА. Вып. 1 1999- С. 15.
74. Кирюшин В.И. Адаптивная интенсификация земледелия и технологическая политика // Экологические основы повышения устойчивости и продуктивности агроландшафтных систем.- Орел: ОрелГАУ- 2001.- С. 16-23.
75. Ковда В.А. Биосфера, тенденции ее изменения и проблема продовольствия // Экология и земледелие. М.: Наука, 1980.- С. 18-28.
76. Ковда В.А. Почвоведение в естественных науках и земледелии // Проблемы почвоведения и агрохимии. М.: Наука, 1986.- С. 14-24.
77. Ковда В.А. Проблемы защиты почвенного покрова и биосферы планеты. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1989.- 156с.
78. Ковда В.А. Государственная экологическая политика использования и охраны биосферы Земли. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1990.- 34с.
79. Ковда В.А., Якушевская И.В., Тюрюканов А.Н. Микроэлементы в почвах Советского Союза. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1959. 67с.
80. Ковда В.А. Почвоведение в естественных науках и земледелии. // Проблемы почвоведения и агрохимии.- М.- Наука., 1986.- с.
81. Козлов К.А. Биологическая активность почвы// Известия АН СССР. Сер. Биол.- 1966, №5, с. 719-733.
82. Козлов К.А. Некоторые закономерности проявления энзиматической активности почв Восточной Сибири// Тез докл. Симпозиума по ферментам почв. Минск, 1967,- с. 12-14.
83. Козлов К.А. Ферментативная активность почв как показатель их биологической активности// Доклады сибирских почвоведов: KVIII Международному почвенному конгрессу. Новосибирск: Наука.-1964.- с.96-106.
84. Котелев В.В. Роль микроорганизмов в разложении фосфатов и передвижении фосфора в почве. Автореф. дис. д.б.н., М., 1964, 26 с.
85. Красильников H.A. Микроорганизмы в почве и высшие растения. М.: Изд-во АН СССР.- 1958. - 462 с. Касатиков В.А. Агрохимические свойства осадков городских сточных вод и торфо-иловых компостов //Агрохимия. 1996. №8-9. С.87-96
86. Кулаковская Т.Н., Стефанькина Л.М. Взаимосвязь показателей биологической активности с содержанием гумуса и урожаем ячменя на дерново-подзолистой супесчаной почве // Сб. тез. V съезда микробиол. Об-ва , Ереван, 1975, с. 75-77.
87. Лисовал А.П., Купчик В.И. Круговорот тяжелых металлов в агроценозе озимой пшеницы при длительном применении минеральных удобрений. В сб.: Экологическое обоснование применения системы удобрений в севооборотах лесостепи Украины. Киев, 1994. С. 114-120
88. Лебедева Л.А., Амельянчик O.A., Лебедев С.П., Мохамед Ф. Биологические свойства дерново-подзолистой почвы, загрязненной ТМ. В кн.: Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. М., 1994. С.202-210
89. Лебедева Л.А., Лебедев С.H., Графская Г.А., Едемская Н.Л. Эколого-биологическая оценка состояния агроценоза и роль агрохимических средств в повышении его продуктивности. В сб.: Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах. М., 1998. С.69-74
90. Лебедева Л.А., Егорова Е.В., Хомяков Д.М. Активность ферментов как показатель состояния плодородия дерново-подзолистой почвы при применении минеральных удобрений // Сб. «Современные методы исследований почв» Всесоюз. науч. конф., М., 1983.
91. Ленинжер А. Биохимия М. Изд-во Мир. 1976.- 468 с.
92. ЮГЛойко П.Ф., Каштанов А.Н., Милащенко Н.З. и др. Научные основы мониторинга земель Российской Федерации. М., 1992. 160с.
93. Лукин C.B. Закономерности накопления Zn в сельскохозяйственных культурах //Агрохимия. 1999. №2. С.86-89
94. Лыков А. М. Современные системы земледелия: сущность, теоретические основы, принципы разработки и освоения //Земледелие, 1988, № 12, с. 9-14.
95. Лыков А. М. От плодородия почвы к плодородию биоценозов // Экологические основы повышения устойчивости и продуктивности агроланд-шафтных систем. Орел., ГАУ, 2001, с. 23-32.
96. Лыков A.M. Воспроизводство плодородия почв в Нечерноземной зоне. М.: Россельхозиздат, 1982.- 143с.
97. Лыков A.M. Проблема плодородия и систем земледелия в агротехнической концепции В.Р. Вильямса // Почвоведение. 1988. № 9, С. 16-24.
98. Махонько Э.П. и др. Пространственные и временные параметры системы наблюдения и контроля за загрязнением почв тяжелыми металлами.
99. Труды ин-та экспериментальной метеорологии. М.: Гидрометеоиздат, 1987. Вып.14. С.85-90
100. Маштаков С.М., Кулаковская Т.Н., Гольдина C.J1. Активность ферментов и интенсивность дыхания, как показатель биологической активности почв//Докл. АН СССР, 1954, т. 98, «1, с. 141-144.
101. Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А., Нестерович H.A., Фомкина Т.П. Агроэко-логическая оценка осадков сточных вод. Агрохимия, №5, 1995, с. 102-108.
102. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. Изд. 2-е. Минсельхоз России, ЦИНАО. М., 1992. 61с.
103. Методические указания по степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. М., 1987.- 41с.
104. Милащенко Н.З. Зональные системы земледелия и воспроизводства плодородия почв // Вест, с/х науки. 1987. №3.- С.34-40.
105. Минеев В.Г. Проблема тяжелых металлов в современном земледелии. В кн.: Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. М., 1994. С.5-11
106. Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. М.: Агро-промиздат, 1990. 287с.
107. Минеев В.Г., Дебрецени Б., Мазур Т. Биологическое земледелие и минеральные удобрения. М.: Колос, 1993. 415с.
108. Минеев В.Г., Егоров B.C. Баланс меди, цинка и марганца в дерново-подзолистых почвах с различными уровнями содержания подвижного фосфора //Агрохимия. 1997. №8. С.5-9
109. Муха В.Д. Феномен плодородия как функция взаимодействия компонентов биогеоценоза//Вестник с/х науки. 1991. № 4.- С. 109-115.
110. Обухов А.И., Ефремова Л.Л. Охрана и рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами. Материалы 2-й Всесоюзной конференции «Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы». М., 1988. 4.1. С.23-35
111. Овчаренко М.М., Величко В.А., Лебедев С.Н., Графская Г.А., Семенова Н.П. . Влияние извести и цеолитов на поступление Cd, Zn, Pb в корнеплоды моркови. В кн.: Тяжелые металлы и радионуклиды в агросисте-мах. М.: Изд-во МГУ, 1994. С. 194-201
112. Овчаренко М.М., Кузнецов A.B. Сборник методик по определению тяжелых металлов в почвах, тепличных грунтах и продукции растениеводства. М., 1998. 97с.
113. Овчаренко М.М., Шильников И.А., Вендило Г.Г, Черных H.A., Акано-ва Н.Л., Графская Г.А., Сопильняк Т.Н., Аристархов А.Н., Кузнецов A.B., Никифорова М.В. Книга: Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение. М., 1997. 290с.
114. Овчаренко М.М., Шильников H.A., Полякова А.Е., Графская Г.А., Иванов А.Е., Сопильняк Н.Т. Влияние известкования и кислотности почвы на поступление в растение тяжелых металлов //Агрохимия. 1996. №1. С.74-84
115. Оглуздин A.C. Органо-карбонатный сапропель как мелиорант почв, загрязненных ТМ. В сб.: Удобрения и химические мелиоранты в агроэко-системах. М., 1998. С.207-209
116. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд. МГУ, 1985. 375с.
117. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Ладонин Д.В. Экологические нормативы на нетрадиционные органические удобрения //Химия в сельском хозяйстве. 1995. №5. С.35-38
118. Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах (дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК №6229-91): Гигиенические нормативы. ГН 2.17.020-94. М.: Информ.-изд. центр Гос-комсанэпиднадзора России, 1995. 8с.
119. Назарюк В.М. Качество овощей в связи с применением высоких доз азотных удобрений // Вестник с/х науки. 1988. № П.- С. 61-68.
120. Никитин Б.А. Плодородие почвы и продуктивность растений. Уч. Пособие для студ. Агр. Спец. И слушателей фак. Повышения квалифика-ции//Горьк. СХИ, 1987, 87 с.
121. Никитин Е.Д. О понятие «педосистема» //Вестник МГУ, Сер. Почвоведение, 1980, №4, с. 3-8.
122. Никитин Е.Д. О биоценотических функциях почв // Вестник МГУ, Сер. Почвоведение, 1977, №1, с. 13-19.
123. Панников В.Д. Расширенное воспроизводство плодородия почв и задачи географической сети опытов с удобрениями в 10 пятилетке// Эффективность удобрений по зонам страны, Вып. 29, ВИУА, М., 1983 с. 3-13.
124. Пейве Я.В. Биохимия почв. М.: Изд.-во АН СССР.- 1961.- 422с.
125. Потатуева Ю.А., Касицкий Ю.И., Хлыстовский А.Д., Прищеп Е.Г., Си-доренкова Н.К., Янишевский Ф.В. Влияние длительного применения фосфорных удобрений на накопление в почве и растениях тяжелых металлов //Агрохимия. №11.1994. С.98-113
126. Удобрение и химические мелиоранты в агроэкосистемах. М.: Изд. МГУ, 1998. С.412-416
127. Потатуева Ю.А., Сидоренкова Н.К., Русанов Н.В., Прищеп Е.Г., Граду-сова Т.И. Поведение кадмия на различных почвах. В сб.: Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах. М., 1998. С.417-423
128. Почвенно-экологический мониторинг//Под ред. Д.С. Орлова и В.Д. Васильевской. М., МГУ, 1994. с. 147-158.
129. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в продовольственном сырье и пищевых продуктах (СанПиН 42-123-4089-86 от 31.03.86 г). М., 1986. 4с.
130. Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.( СанПиН 2.3.2.1078-01 от 14.11.2001 г). М., 2002. 166 с.
131. Романенко Г.А., Тютюнников А.И., Шутьков A.A. Научный потенциал агропромышленного комплекса России. М.: РАСХН, 1999. - 485 с.
132. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986. 209с.
133. Сдобников С.С. Расширенное воспроизводство плодородия почв. М.: Знание, 1989. 64с.
134. Федоров A.C., Шахов A.C. Влияние техногенных факторов на изменение химических свойств почв. Тез. докл. 8-го Всесоюз. делегат, съезда почвоведов. Новосибирск, 1989. Кн.2. С. 198
135. Хазиев Ф.Х. Основы системно-экологического анализа ферментативной активности почвы// Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979, с. 3-16.
136. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. М.: Наука-1976. с. 106.
137. Хазиев Ф.К. Почвенные ферменты М.: Наука, 1962, с. 84.
138. Хазиев Ф.К., Гулько А.Е. Ферментативная активность почв агроценозов и перспективы ее изучения. //Почвоведение, 1991, № 8.
139. Цемко В.П. и др. Процессы рассеяния микроэлементов в почвах. Микроэлементы в окружающей среде. Киев: Наукова Думка, 1980. С.31-34.
140. Черных H.A. Закономерности поведения тяжелых металлов в системе почва-растение при различной антропогенной нагрузке: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биол. наук, ВИУА. М., 1995. 39с.
141. Черных H.A., Ефремова JI.JI. Пути устранения негативного действия свинца на растения //Бюллетень ВИУА. №92. М., 1988
142. Черных H.A., Ладонин В.Ф. Вопросы нормирования содержания тяжелых металлов в почве //Химия в сельском хозяйстве. 1995. №5. С.10-13
143. Черных H.A., Овчаренко М.М., Поповичева Л.Л., Черных И.II. Приемы снижения фитотоксичности тяжелых металлов //Агрохимия. 1995. №9. С.101-107
144. Чимитдоржиева Г.Д., Егорова P.A., Корскнова Ц.Д.-Ц. Биологическая активность каштановых почв бассейна озера Байкал при применении на них отходов различных производств. Улан-Удэ, 2001, с. 99-105.
145. Чугунова М.В. Влияние тяжелых металлов на почвенные микробиоценозы и их функционирование. Автореф. дисс. канд. биол.н. Л., 1990, 17 с.
146. Чундерова А.И. Активность инвертазы в дерново-подзолистых почвах //Научн. докл. высш. шк., биол. науки, 1970, т. 13, № 12, с. 104-110.
147. Чундерова А.И. Биохимическая деятельность микросферы и плодородие почвы// Агрохимическая микробиология, Л., 1976, с. 47-82.
148. Шатилов И.С. Программирование плодородия почв, высокой урожайности и хорошего качества с одновременным сохранением внешней сре-ды//Аграр. Наука, 1993, №3, с. 11-13.
149. Шевцов Н.М. Воспроизводство почвенного плодородия в агроценозах //Вестник с/х науки, 1992, №3, с.97-104.
150. Шильников И.А., Лебедева Л.А., Лебедев С.II., Графская Г.А., Сопиль-няк Н.Т., Ефремова Л.В., Грешникова Е.В., Семенова II.П., Бодров A.B.,
151. Панасюк Р.Г. Факторы, влияющие на поступление тяжелых металлов в растения //Агрохимия. 1994. №10. С.94-101
152. Шильников И.А., Никифорова М.В., Овчаренко М.М. Миграция тяжелых металлов из корнеобитаемого слоя дерново-подзолистых пахотных почв //Агрохимия. 1997. №8. С.56-61
153. Шишов Л.Л. и др. Критерий модели плодородия почв. М., Агропромиз-дат., 1987,-184 с.
154. Шишов Л.Л., Дурманов Д.Н. Современные концепции управления плодородием почв// Трактат Почвенного института им. Докучаева. М., 1985, с. 3-12.
155. Ягодин Б.А. Кольцо жизни//Агрохимический вестник. 1998. №3. с. 10-13
156. Ягодин Б.А., Виноградова С.Б., Говорина В.В. Кадмий в системе почва-удобрение —растение -животные организмы и человек //Агрохимия. 1989. №5
157. Ягодин Б.А., Говорина В.В., Виноградова С.Б., Замараев А.Г. Накопление кадмия и свинца некоторыми сельскохозяйственными культурами на дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности //Известия ТСХА. 1995. Вып.2. С.85-96
158. Ягодин Б.А., Кидин В.В., Цвирко Э.А., Маркелова В.П., Саблина С.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение //Химия в сельском хозяйстве. 1996. №5. С.43-45
159. Яковлев А.П. Современные методологические проблемы учения о плодородии почв / история и методология естественных наук. Вып. XXIV, Почвоведение. М.: МГУ, 1980.- С. 14-23.
160. Briggs M., Segal L, Preparation and properties of a free soil enzyme || Life Sei.-1963. № l,p, 69-72.
161. Dalai R.C. Urease activity in some Trinidad soils || Soil Biol, Biochem.-1975, №7, p. 5-12.
162. Hoffman Gg. Zusammenhange zwischen Kritischen Schadstoffgehalten im Boden, in Futter-und Nahrungspflanzen. Ibid. 1982. S. 130-153
163. Hofmann Ed., Seegerer A. Die Enzyme im Boden als Faktoren seiner Fruchbarkeit. Die Naturwissenschaft- Bd.38, 1951. 141-142 p.
164. Keeney D. Soil science in the last 100 years: Introductory comments // Soil Sei. -2000.-№ l.-P. 3-4.
165. Kundler P., Lange J., Smukalski M. Komplexe Verfahren zur Reproduktion der Bodenfruchtbarkeit || Fortschrittber. Landwirt, und Nahrungsgutenwirt.-1981.- № 4 72 S.
166. Kiss S. Contribution to the study of specific substrate action on the production of soil enzymes by microorganisms// Trans. 8 Inter. Congr. Soil Sei.- Bucarest. 1964,-v.3,-Soil Biol.- s.a. 705-710.
167. Kiss S. Invertase activity in clay mineral soil mixture// Nature.-1958, v. 182.-№ 4629, p.203-204.
168. Kiss S., Dragan-Bularda M., Radulescu D. Semnifikata biologica a enzimeler accumulate in sol// Contrib. Bob.-1974.-p.377-397.
169. Lingemann Ch. Organisch-biologischer Landbau warum? // Bio-Land, -1991.-18,№2. S.10-11.
170. McBride M. Reactions controlling heavy metals solubility in soils || Advances in soil science.- 1989.- vol. 10-p. 1-57.
171. Pflanzenernährung und Landwirtwirtschaft / O.Bockman, O.Kaarstad, 0.11.Lie, I.Richards.- Oslo, Norsk I Iydro a.S., 1991.- 259s.
172. Riska B. Ekologisk odling: Aktuella utreklingstendenser // LOA. 1996. -77,-№2. -P. 70-71.
173. Seegerer A. Der Saccharasegehalt des Boden als Mabtab seiner biologischen Aktivität. Z. Pflanzenermahr. Dungung Bodenkunde.- 1953.-Bd. 61.- p. 251260.
174. Sequi P. Gli enzimi del terrento//Ital. Agr.- 1974.-v/ 111.-, 1974.-№10.-p. 91-109.
175. Skujins J.J. Extracellular enzymes in soil || Critikal Rewiews in Microbiolody.- 1976.- v.4.- № 4.- p. 383-414.
176. Tiler G Leaching rates of heavy metal ions in forest soil, Water, Air, Soil Pollunt., 1978.
177. Toth B. Effect of decomposing maize stalks on saccharase activity in soil || Agrastud. Kosl.- 1987, v. 33, p. 163-174.
-
Комарова, Надежда Анатольевна
-
кандидата биологических наук
-
Москва, 2005
-
ВАК 03.00.16
- Повышение плодородия почв Мещерской низменности под воздействием структурных мелиораций
- Факторы окультуривания песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почв и их эколого-агрохимическая оценка
- Экологическое обоснование комплексных приемов реабилитации дерново-подзолистых почв загрязненных тяжелыми металлами
- Динамика последействия применения удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы
- Влияние агрохимических свойств дерново-подзолистых почв на концентрацию и состояние тяжелых металлов
