Накопление As и Pb растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного

Адимале Фелисьен

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Накопление As и Pb растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного
ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Накопление As и Pb растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного"

На правах рукописи

Адимале Фелисьен

НАКОПЛЕНИЕ Ав И РЬ РАСТЕНИЯМИ АМАРАНТА ИЗ ДЕРНОВО-^ ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И СОЛОНЦА ГИДРОМОРФНОГО

Специальность - 03.02.13_Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

- 1 ДЕК 2011

005005160

Санкт-Петербург 2011

005005160

Работа выполнена на кафедре агрохимии и агроэкологии Санкт-Петербургского государственного аграрного университета

Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент

Ефремова Марина Анатольевна Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Попов Александр Иванович

кандидат биологических наук

Ведущая организация:

Сухачёва Елена Юрьевна ГНУ АФИ Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «29» декабря 2011 г. в 16 часов на заседании Совета Д 212.232.32 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете в ауд. № 1 кафедры ботаники СПбГУ по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9. Факс: 8 (812) 328-97-03.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан «_» ____2011 г.

Ученый секретарь совета

по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.232.32

Никитина В. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Антропогенная деятельность приводит к длительному загрязнению почвы токсичными химическими элементами, способными по трофической цепи накапливаться в организме человека. К веществам первого класса опасности относят мышьяк и свинец, попадающие в почву из выбросов промышленных предприятий, отходов жизнедеятельности современного общества, а также в процессе эксплуатации агроэкосистем. Самоочищение почвы от тяжелых металлов и металлоидов происходит чрезвычайно медленно. Использование в сельскохозяйственном производстве территорий, подверженных химическому загрязнению, предполагает принятие мер, направленных на снижение накопления экотоксикантов в продукции растениеводства. Почвы, загрязненные токсичными элементами, могут быть подвергнуты фито-ремедиации. Любое направление дальнейшего использования загрязненных почв предполагает изучение влияния агроэкологических факторов на поведение химических элементов-токсикантов в системе почва-растение.

Исследование накопления свинца и мышьяка растениями из почв разных типов является актуальным с точки зрения разработки рекомендаций по использованию загрязненных территорий, выявления агрохимических мероприятий, изменяющих скорость и величину биогеохимических потоков этих элементов в агроэкосистеме. Изучению поведения тяжелых металлов и мышьяка в почвах было посвящено значительное количество научных работ (Зырин Н.Г., Садовникова Л.К., 1985, Алексеев Ю.В., 1987; Добровольский В.В., 1987, Гла-зовская М.А., 1988; Ильин В.Б., 1991; Овчаренко М.М., 1997; Adriano D.C., 2001, Ладонин Д.В., 2003 и др.). Однако для разработки технологии по управлению продукционным процессом на загрязненной территории необходимо знать общие закономерности миграции токсикантов в агроландшафтах и особенности их поведения в системе почва-растение с учетом физико-химических свойств почвы и физиологических параметров растений.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - выявление закономерностей накопления РЬ и As амарантом из загрязненных этими элементами дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы и солонца гидроморфного.

Задачи исследований:

1) определить влияние разных доз суперфосфата на параметры роста амаранта на солонце гидроморфном в полевых условиях приморской низменности Бенина;

2) изучить влияние суперфосфата на параметры накопления РЬ и As растениями амаранта из солонца гидроморфного и дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы;

3) сравнить параметры накопления As и РЬ амарантом из почв разных типов;

4) определить тип взаимодействия между As и РЬ при их накоплении амарантом из почв разных типов;

5) изучить накопление Аб растениями амаранта при разной степени загрязнения дерново-подзолистой почвы и солонца этим токсикантом;

6) сравнить фракционный состав фосфатов и Ав-содержащих соединений в пахотном горизонте дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного.

Научная новизна. Определены параметры накопления Ав и РЬ амарантом из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного при одноэлементном и полиэлементном их загрязнении экотоксикантами, а также в условиях изменения дозы фосфорного удобрения. Впервые установлены:

— коэффициенты накопления Аб и РЬ амарантом из солонца гидроморфного в условиях приморской низменности Бенина;

— влияние дозы суперфосфата на накопление Аб и РЬ амарантом из хорошо окультуренной среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного;

— влияние совместного загрязнения почвы Аб и РЬ на накопление этих эко-токсикантов растениями амаранта из почв разных типов;

— фракционный состав Аэ-содержащих соединений в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве и солонце гидроморфном после их загрязнения.

Практическая значимость. Установленные в ходе исследований закономерности накопления РЬ и Аэ амарантом могут быть использованы при ведении растениеводства на загрязненной токсичными элементами территории. Выявленные зависимости накопления Ав и РЬ растениями от дозы суперфосфата могут быть использованы при разработке мероприятий по фиторемедиации почв, загрязненных этими химическими элементами.

Основные положения, выносимые на защиту:

— распределение Ав и РЬ в системе почва-растение зависит от концентрации экотоксикантов и физико-химических параметров почвы;

— доза фосфорного удобрения (суперфосфата) играет существенную роль в процессе накопления Аб и РЬ растениями из почв разных типов;

— совместное загрязнение почв разных типов мышьяком и свинцом существенно увеличивает накопление токсикантов по сравнению с моноэлементным загрязнением;

— фракционный состав Аэ-содержащих соединений в загрязненных арсени-том натрия дерново-подзолистой среднесуглинистой почве и солонце гидроморфном слабо связан с фракционным составом фосфатов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры агрохимии и агроэкологии СПбГАУ, на ежегодной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГАУ (Санкт-Петербург, Пушкин, 2011), на конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, Пушкин, СПбГАУ, 2010), на международном агропромышленном конгрессе «Инновации - основа развития агропромышленного комплекса» (Санкт-Петербург, 2010). По материалам диссертации опубликованы 4 печатные работы, в том числе 3 статьи - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 4 работы, в том числе три в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов, библиографического списка. Содержание работы изложено на 128 страницах. Материалы диссертации проиллюстрированы 21 таблицей и 10 рисунками. Библиографический указатель содержит 246 источников.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучение закономерностей распределения РЬ и Аб в системе почва - растение проводили в нескольких опытах, поставленных с 2008 по 2010 гг. на солонце гидроморфном и дерново-подзолистой среднесуглинистой почве (табл.1). Во всех экспериментах выращивали амарант (АтагапШш §ап§еисиБ Ь.), который во многих странах широко используется в пищу. В качестве минеральных удобрений использовали простой суперфосфат (26 % д.в.), мочевину (46 % д.в.) и сульфат калия (45 % д.в.). Повторность опытов 3-х кратная.

Таблица 1. Виды и объекты исследований

Объекты РЬ Солонец гидроморфный (Сг) РЬ, Ав Дерново-подзолистая почва (Дп) As Дп и Сг

Вид исследования Полевой опыт (1) Лабораторный опыт (2) Вегетационный опыт (3) Лабораторный опыт (4)

Схема опыта 1.Ж-Фон 2. Фон + Р80 3. Фон + Р160 4. Фон + Р240 5. Фон + Рзго 6. Фон + Р400 1. Ж,- Фон 2. Фон + Р, 3. Фон + Р2 4. Фон + Рз 5. Фон + Р4 1. №С- Фон 2. Фон + Р, 3. Фон + Р2 4. Фон + Рз 5. Фон + Р4 1. NPK- Фон 2. Фон + As, 3. Фон + As2 4. Фон + As3 5. Фон + As4 6. Фон + As5

Для постановки ряда опытов использовали образцы солонца гидроморф-ного лугового нитратного высокосолончаковатого слабозасоленного глубокого малогумусного глыбистого. Грунтовые воды на участке приморской низменности Бенина, где закладывался полевой опыт, находятся на глубине менее чем Зм от поверхности. Верхняя граница солевых выделений регистрируется на глубине около 48 см. Надсолонцовый горизонт, являющийся в современный период пахотным, - глубокий (более 18 см), отличается легким гранулометрическим составом. Физико-химические показатели почвы были определены по методикам, рекомендуемым для анализа солонца. Содержание гумуса 0,88%, рН(Н20) 8,4 , содержание обменного N3 - 7,85 мэкв/100 г почвы. Емкость поглощения 23,5 мэкв/100 г. Содержание подвижных соединений фосфора в пахотном слое почвы 54,26 мг/100 г почвы (по Мачигину), высокое содержание элемента мо-

жет быть объяснено насыщенностью верхнего горизонта почвы остатками раковин морских животных. Содержание подвижного калия 21,48 мг К20/100 г. В результате антропогенной деятельности солонец загрязнен свинцом (73,9 мг/кг). Содержание Аэ 4,4 мг/кг почвы. Содержание кислоторастворимых соединений РЬ и Аб в почвах было определено по методу К.Е. Гинзбург с окончанием анализа на эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой «Оптима-2ЮО ЭУ». Анализ водной вытяжки солонца представлен в табл.2. Для солонца гидроморфного приморской низменности Бенина характерен нитратный тип засоления. Среди водорастворимых веществ почвы большая доля (около 62%) приходится на органические вещества.

Таблица 2. Характеристика водной вытяжки солонца гидроморфного

Сухой остаток к £ Л н и о о Анионы Катионы

0 5 1 о о. С а* о с: и в 3" ю О Активная кис. ность О и к О о и г!) О 1П о г Сумма + и ^со 2 + ее £ + Сумма | •о а.

% ммоль/100г почвы мг/кг

0,24 0,09 о ОС о" <ч о 0,92 • 0,88 • 3,57 0,62 1 0,27 2,39 0,55 3,83 29,0

Агрохимические показатели дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы были определены по методикам ГОСТ. Исходя из полученных результатов, почву опыта можно отнести к категории хорошо окультуренных дерново-подзолистых почв. Пахотный горизонт имеет темно-серую окраску при мощности 27 см. Для почвы характерны повышенное содержание органического вещества (4,95%), нейтральная реакция среды (рНКа 6,2) высокая степень насыщенности основаниями 95,72%, очень высокое содержание подвижного фосфора 35 мг Р2О5/ЮО г почвы и высокое содержание обменного калия 18,53 мг/100 г почвы. Содержание кислоторастворимых соединений РЬ в дерново-подзолистой почве - 20,6 мг/кг - меньше ПДК и ОДК, нормируемых для этого элемента в почве. Содержание Аэ - 5,2мг/кг почвы - вдвое превышает ПДК. То есть выбранная дерново-подзолистая почва антропогенно загрязнена мышьяком.

К химическому анализу растения амаранта были подготовлены путем мокрого озоления в смеси концентрированных кислот НКОз и НСЮ4 (соотношение 1:5). Содержание Аб и РЬ в растворах было определено - на атомно-абсорбционном спектрометре Уапап А А5-240 УОА-77 и эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой «Оптима-2ЮО БУ».

Для характеристики поведения Аб и РЬ в системе почва-растение исполь-

зованы расчетные величины: коэффициент накопления элемента растениями (КН), вынос элемента растениями, доступная доля элемента в почве. КН - отношение концентрации элемента в растениях к его валовому содержанию в почве. Валовое содержание представляет собой сумму концентрации кислото-растворимой формы элемента и количества элемента, внесенного в почву опыта с целью загрязнения. Вынос элемента рассчитывался как произведение массы растений на концентрацию химического элемента в растениях. Доступная доля химического элемента в почве рассчитана как отношение выноса элемента растениями амаранта из почвы (мг/сосуд) к общему содержанию элемента в почве (мг/сосуд) перед высадкой растений (т.е. к сумме содержания кислотораство-римых соединений элемента и искусственно привнесенного в почву количества элемента).

Опыт 1. Полевой опыт. Для полевого опыта была выбрана техногенно загрязненная свинцом почва приморской низменности Бенина (солонец гидро-морфный). На выбранном участке традиционно выращивают овощные культуры. Опыт микрополевой, площадь делянки -1м. Расположение делянок -трехрядное систематическое. Амарант был высажен в почву в виде рассады по 16 растений на одну делянку. Возраст растений при посадке составил 11 суток. Предварительно молодые растения проращивались и содержались в школке. Уборку амаранта проводили на 33 день вегетации.

Опыт 2. Лабораторный опыт. Цель эксперимента состояла в изучении накопления РЬ растениями амаранта из солонца гидроморфного, загрязненного Аз, при увеличении концентрации фосфатов в почве. Содержание свинца в почве не корректировалось. Загрязнение почвы мышьяком создавалось за счет внесения в почву раствора ЫазАвОз одновременно с удобрениями, после чего содержание мышьяка в почве составило с учетом первоначального содержания элемента в почве (до опыта) 8,8 мг/кг абсолютно сухой почвы. Опыт проводился в пластиковых сосудах, масса абсолютно сухой почвы - 300 г/сосуд. Возраст растений при высадке в сосуде составил 10 суток. Уборку амаранта проводили на 41 день вегетации. К моменту уборки на каждый сосуд приходилось по б растений. После уборки и учета урожая с каждого опытного варианта составлялась объединенная растительная проба на определение содержания свинца.

Опыт 3. Вегетационный опыт, в котором исследовались параметры накопления РЬ и Аб амарантом из дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы при увеличении содержания ней фосфатов. Перед размещением почвы в сосуды Кирсанова она была смешена с удобрениями и растворами солей Аб и РЬ одновременно. Масса почвы в каждом сосуде - 5 кг. При внесении растворов ЫазАэОэ и РЬ(МОз)2 в почву валовое содержание свинца и мышьяка в ней увеличилось на 96 мг/кг (3 ПДК) и 4 мг/кг (2 ПДК) соответственно. Таким образом, после загрязнения почвы концентрация РЬ в ней составила 116,6 мг/кг абс. сухой почвы, концентрация Аэ - 9,2 мг/кг. Возраст растений при высадке в почву составил 11 суток. Уборку амаранта проводили на 48 день вегетации. К моменту уборки на каждый сосуд приходилось по 7 растений. Во время их ве-

гетации в опыте поддерживалась оптимальная влажность почвы на уровне 70 % ППВ.

Опыт 4. Лабораторный опыт по исследованию накопления Аб амарантом из дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы и солонца гидроморфного при разной степени загрязнения почв этим токсикантом. Варианты опыта соответствуют следующим уровням загрязнения почвы мышьяком: 1; 2; 3; 4 и 5 ПДК. Опыт проводился в пластиковых сосудах, масса абсолютно сухой почвы в каждом сосуде составляла 300 г. Почву загрязняли раствором №3А503 при внесении удобрений, после этого инкубировали в течение 1 месяца при комнатной температуре в лабораторном помещении. Влажность почвы в течение опыта поддерживали на уровне 70% от ППВ. В подготовленные сосуды были высеяны семена амаранта по 18 штук/сосуд. После прорастания амаранта в каждом сосуде было оставлено по 10 растений. Уборку амаранта проводили на 27 день вегетации.

После уборки и учета урожая с каждого опытного варианта составлялась объединенная растительная проба для определения содержания мышьяка. Кроме того, в почвах опыта был определен групповой и фракционный состав фосфатов и мышьяксодержащих соединений (по методу К.Е. Гинзбург и Л.С. Лебедевой, 1971). Эти исследования были проведены только в двух вариантах: при загрязнении почвы Аэ в дозе 6 и 10 мг/кг.

Основные показатели, полученные, в исследованиях, подвергались математической обработке методами корреляционного и дисперсионного анализов в программе МБ Ехе1 2003.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Накопление РЬ растениями амаранта из солонца гидроморфного

(полевой опыт)

Увеличение дозы суперфосфата способствовало падению величины урожайности амаранта, что, по-видимому, обусловлено увеличением концентрации солей в почвенном растворе (табл. 3). Установлено, что у культурных растений на засоленных почвах нарушаются минеральное питание и обмен веществ, задерживается развитие особенно в начальной фазе, ослабляется фотосинтез и, как следствие, снижается урожай (Кошкин Е.И.,2010).

При увеличении дозы суперфосфата до 160-240 кг/га концентрация РЬ в растениях амаранта и КН уменьшились в 2 раза по сравнению с контролем (рисЛ). Это явление может быть связано с химическим закреплением РЬ в составе фосфорных соединений, а также со способностью растений применять защитные механизмы, ограничивающие поступление тяжелых металлов через мембраны клеток.

При больших дозах удобрения накопление РЬ в надземную часть растений увеличилось. Можно предположить, что при созданной нами искусственно высокой концентрации солей в корнеобитаемой зоне развивается следующая

после адаптации стадия стрессовой реакции растений - стадия истощения [Пронина Н.Б., 2000]. Это состояние растений связывают с нарушением мембранных барьеров или процессов и объясняют значительной потерей мембранной целостности, в результате чего транспирация приводит к поглощению и транспорту ионов согласно схеме массового потока.

Таблица 3. Масса амаранта и накопление РЬ из солонца гидроморфного

Варианты опыта Масса растений (воздушно сухая), т/га Концентрация РЬ в растениях, мг/кг абсолютно сухой массы Вынос, г/га

НооКмог-фон 0,325 3,08 1,001

фон + Р80 0,266 2,72 0,722

фон + Р ¡60 0,292 1,62 0,473

фон + Р240 0,265 1,56 0,414

фон + р320 0,206 2,69 0,554

фон + Р400 0,202 2,81 0,566

НСР05 0,050 - -

Точность опыта, % 7,43 - -

Г (от ДОЗЫ Р2О5) -0,91 -0,12 -0,69

г (от массы растений) - -0,14 0,51

0.045 —■

o.oi 5 -;-...................-...............—т-.....-.........--1............................г..........-...........,..................--т...........................,.......-..................,...........-............,

О 50 100 150 200 250 300 3SO 400 450

Доза суперфосфата, кг Р205/га

Рисунок 1. - Влияние простого суперфосфата на накопление РЬ амарантом из солонца гидроморфного

Вынос металла растениями амаранта снижался при увеличении содержания фосфатов в почве и возрастал при увеличении массы растений, на что указывают данные корреляционного анализа (табл.3). Причем, вынос свинца амарантом более тесно связан с содержанием фосфора в почве, чем с изменением массы растений. По-видимому, в снижении накопления тяжелого металла растениями

из солонца химическое закрепление свинца фосфатами играет не меньшую роль, чем влияние процессов роста и развитая растений.

2. Накопление РЬ амарантом при загрязнении почвы Ав и РЬ (лабораторный опыт)

Растения испытывали угнетение при внесении фосфорных удобрений. При увеличении дозы простого суперфосфата в 5 раз масса растений уменьшилась более чем в 2 раза (без учета контрольного варианта) (табл.4).

Концентрация РЬ в растениях амаранта и его коэффициенты накопления возрастали прямо пропорционально дозе суперфосфата и обратно пропорционально массе амаранта. В лабораторном опыте параметры накопления РЬ амарантом в 7 раз выше, чем в полевом эксперименте. В модельных опытах исследуемые факторы проявляют себя более ярко. Однако столь высокое увеличение параметров накопления РЬ можно связать с тем, что почва дополнительно загрязнена Аб. Поступление Аб в растения способствовало усилению негативных физиологических процессов, наблюдаемых при солевом стрессе.

Таблица 4. Влияние суперфосфата на массу растений, накопление РЬ амарантом из солонца, загрязненного мышьяком, и актуальную кислотность почвы

Варианты опыта Масса растений (воздушно сухая), г/сосуд Концентрация РЬ в растениях, мг/кг абсолютно сухой массы КН РЬ Вынос РЬ, мкг/сосу д Доступная доля, % рН (Н20)

ЬЖ+Ав-фон 0,737 6,59 0,09 4,85 0,022 8,30

2. Фон + Р0,1 0,399 8,57 0,12 3,42 0,015 8,27

3. Фон + Р0,2 0,086 23,42 0,32 2,01 0,009 8,04

4. Фон + Р0,4 0,105 19,47 0,26 2,04 0,009 7.78

5. Фон + Р0>5 0,117 27,53 0,37 3,22 0,015 7,89

среднее - 17,12 0,23 3,11 0,014

НСР05 0,014 - - - -

Г (от ДОЗЫ Р2О5) -0,81 0,86 0,86 -0,58 -0,58 -0,92

г (от массы раст.) - -0,88 -0,89 0,92 0,92 -

Внесение фосфорного удобрения способствовало снижению актуальной кислотности почвы, по-видимому за счет свободной ортофосфорной кислоты, содержащейся в простом суперфосфате (Анспок П.И., Штиканс Ю.А., Визла Р.Р, 1981). Снижение рНш0 сопровождалось увеличением биодоступности РЬ, корреляционная зависимость КН свинца растениями от величины актуальной кислотности тесная отрицательная полиномиальная, г=-0,98 (рис.2). Перегиб

функции в области рН 7,9-8,0, возможно, связан с изменением химической формы РЬ в почвенном растворе, т.к. элемент амфотерен.

Вынос свинца растениями тесно положительно коррелировал с массой амаранта и уменьшался при увеличении дозы суперфосфата (табл. 4). Растениям оказалась доступна малая доля от общего содержания РЬ в почве, заключенной в объеме лабораторного сосуда, в среднем только 0.014%.

0.4 т _ 0.35 | | 0,3 I I. 0.25 -!

5" !

0.2 -I

0.15 ■-! 0,1

0.05 -!

я л

С*

■■ -2.381х2 + 37.93.4- 150.6 В.-=0,97

7.7 7.8 7.9 8 8.1 8.2 8.3 8.4 рН (Н,0)

Рисунок 2. - Влияние актуальной кислотности солонца на накопление РЬ

амарантом

3. Накопление РЬ и Аз амарантом из дериово-подзолистой среднесугли-нистой почвы (вегетационный опыт)

3.1 Накопление РЬ амарантом

В вегетационном опыте увеличение концентрации фосфора в дерново-подзолистой почве способствовало возрастанию урожайности амаранта (г=0,7). Однако достоверное увеличение массы растений зафиксировано только при внесении в почву 0,5 г Р205/кг почвы (табл.5). Вероятно, малая отзывчивость растений на внесение суперфосфата связана с высоким содержанием подвижного, и, следовательно, доступного для них фосфора в почве опыта.

Между параметрами накопления РЬ, концентрацией и КН РЬ, и дозой фосфорного удобрения не выявлена достоверная прямолинейная зависимость, однако коэффициент корреляции указывает на обратно пропорциональную связь. Если при нахождении корреляционной зависимости не учитывать контрольный вариант, то значение коэффициента корреляции возрастает до г=-0,89. Можно предположить, что при внесении суперфосфата в почве формируются слаборастворимые соли фосфатов свинца.

Математическая обработка данных показывает, что полиномиальная функция более точно, чем прямолинейная описывает влияние дозы фосфора на КН РЬ в растениях амаранта (рис. 3).

Невысокие дозы суперфосфата способствовали увеличению КН свинца амарантом в 2 раза и более. Можно предположить, что это явление связано с активированием роста амаранта при внесении удобрений, усилением роста корне-

вой системы растений, что проявилось в увеличении выноса РЬ растениями. При внесении более высоких доз суперфосфат Р0,з-о,4 наблюдается снижение накопления тяжелого металла растениями, однако наименьшие КН свинца, достигнутые в последних вариантах опыта, не значительно отличаются от контрольного варианта. Таким образом, внесение суперфосфата на хорошо окультуренной дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, загрязненной свинцом, не эффективно с точки зрения получения более чистой растениеводческой продукции.

Таблица 5. Накопление РЬ и Ав растениями амаранта при увеличении концентрации фосфатов в дерново-подзолистой почве (вегетационный опыт)

Варианты опыта Масса растений (возд. сухая), г/сосуд РЬ As

Концентрация в растениях, мг/кг абс.сух. массы Вынос, мкг/сосуд Доступная доля, % Концентрация в растениях, мг/кг абс. сух. массы Вынос, мкг/сосуд Доступная доля, %

МК+Ав+РЬ-фон 3,32 2,35 7,80 0,001 0,25 0,83 0,002

фон + Р0.1 3,27 4,94 16,15 0,003 0,26 0,85 0,002

фон + Р0 2 4,29 4,82 20,68 0,004 0,26 1,12 0,002

фон + Роз 4,50 2,10 9,45 0,002 0,30 1,35 0,003

фон + Р0 4 5,10 2,26 11,53 0,002 0,37 1,89 0,004

Среднее значение - 3,29 13,12 0,002 0,29 1,17 0,003

НСР05 1,51 - - - - - -

г (от дозы Р205) 0,70 -0,33 -0,13 -0,13 0,91 0,89 0,89

г (от массы растений) - -0,20 0,14 0,14 0,85 0,95 0,95

Параметры накопления РЬ растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы значительно ниже, чем из солонца в лабораторном опыте: концентрация РЬ - в 5,2 раза, КН - в 8,2 раза. Более прочному закреплению свинца в дерново-подзолистой почве способствовали более тяжелый гранулометрический состав и более высокое содержание гумуса.

Вынос свинца растениями и его доступная доля в дерново-подзолистой почве были слабо связаны с дозой фосфорного удобрения и с массой растений (табл.5). Расчетная величина доступной для надземной части растений доли РЬ была не более 0,004% от того количества металла, которое оказалось в почве вегетационного сосуда после ее загрязнения в ходе закладки опыта. Это в 2 раза ниже минимального аналогичного показателя, полученного в лабораторном опыте на солонце, в который свинец нами не вносился. Таким образом, из дерново-подзолистой почвы тяжелый металл менее доступен растениям, чем из солонца гидроморфного.

0,050

0,010

о.ооо н-.->--——г-1---- 1

0 0,05 0,1 0.15 0,2 0,25 0,3 0.35 0,4 0,45 Доза суперфосфата, г Рг05'кг почвы

Рисунок 3. - Влияние суперфосфата на накопление РЬ амарантом из дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы

3.2 Накопление А« амарантом

На загрязненных почвах растения могут накапливать экстремально высокие количества Аб, свыше 6000 мг/кг сухой массы (Кабата-Пендиас, А., Пендиас, X., 1989). Почва нашего вегетационного опыта была загрязнена арсенитом натрия, доза мышьяка, внесенного в почву, составила 2 ПДК. Средняя концентрация Аб в растениях амаранта, выросших на дерново-подзолистой почве, составила 0,29 мг/кг сухой массы (табл.5). Абсолютные параметры накопления Аэ в растениях в среднем были ниже, чем параметры накопления РЬ: концентрация - в 11,3 раза, вынос растениями - в 10,8 раза (табл.5, 6). Относительные параметры накопления Аэ и РЬ, КН и относительная доля выноса элемента растениями из почвы, были практически одинаковыми. Таким образом, доступность мышьяка растениям амаранта из дерново-подзолистой почвы и доступность свинца сопоставимы.

Концентрация Аэ в растениях амаранта в сильной степени зависела от их массы (г=0,85) и от дозы фосфорного удобрения (г=0,91). Так как масса амаранта находилась в тесной связи с дозой фосфорных удобрений (г=0,84), то можно утверждать, что увеличение концентрации фосфатов в окультуренной средне-суглинистой дерново-подзолистой почве способствовало увеличению накопления Аэ в растениях за счет увеличения его выноса растениями, что подтверждают рассчитанные в эксперименте значения выноса Аб (табл. 14).

Между КН Аб и дозой фосфорного удобрения обнаружена прямопропор-циональная зависимость (г=0,91) (рис. 4).

Фосфор и мышьяк согласно их положению в Периодической системе являются элементами-аналогами. В соответствии с этим Р и Аб могут конкурировать за места сорбции на поверхности твердой фазы почвы и на поверхности корневой системы в экологически важных диапазонах рН (Саркар Д., Датга Р., 2009). Исследованиями на микроорганизмах (Чакраборти Р., Рой П., 2009), показано, что арсенаты поступают в бактериальную клетку через быстрые неспецифические системы поглощения фосфатов, тот же механизм накопления арсе-ната можно предположить для растений. Считается, что арсеиит-ион не может использовать систему транспорта фосфатов, хотя специальных исследований, как этот ион поступает в клетку, не проводилось. Результаты нашего опыта не указывают на наличие конкуренции между ионами фосфатов и арсенитов, в составе которых внесен Аэ в дерново-подзолистую почву, при их накоплении растениями амаранта.

0.050 ------------------------------------

0,040 |-

< '

а ( и

0,030 ------

* -V— 10.027

0,020 ...............................—----------------------------г................-.........—...........................,—..........—г~................-.........,

о 0,1 0,2 0,3 0,4 0.5 0,6

Доза суперфосфата , г Р205/кг

Рисунок 4,- Влияние простого суперфосфата на накопление Аб амарантом из дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы

4. Накопление Аз растениями амаранта из почв разных типов (лабораторный опыт) 4.1 Параметры накопления Ав амарантом

Масса амаранта, выращенного на дерново-подзолистой почве (табл. 6), увеличивалась при возрастании концентрации в ней мышьяка (г=0,9). Эффект стимуляции роста растений под действием мышьяка наблюдался и ранее (Зы-рин Н.Г., Садовникова Л.К., 1985). Предполагается, что он частично обусловлен стерилизацией почвы. Возможно, что мышьяк как восстановитель усиливает действие окислительных ферментов в клетках растений. Досто-

у = 0,024х+0.026 Я-= 0.82

0,040

0.028

верное увеличение массы амаранта в лабораторном опыте наблюдалось, начиная с дозы загрязнения 6 мг As/кг дерново-подзолистой почвы.

Мышьяк, внесенный в солонец, ингибировал рост амаранта (г-0,94) (табл. 6) При загрязнении солонцовой почвы мышьяком в дозе 2 мг As/кг снижение массы амаранта составило 32%. Достоверное снижение массы растении (57 /о) зафиксировано при загрязнении почвы в количестве б мг As/кг почвы. Гаким образом, на солонце As оказался более фитотоксичен, хотя валовое содержание мышьяка в дерново-подзолистой почве несколько выше, чем в солонце гидро-морфном. Вероятно, твердая фаза дерново-подзолистой почвы активно поглощала мышьяк за счет образования комплексов металлоида с (гидр)оксидами железа, гуминовыми кислотами, так что концентрация доступного для растении мышьяка была значительно ниже дозы внесения. В солонцовой почве легкого гранулометрического состава с рН 8,4 и низким содержанием органического вещества мышьяк был более подвижен. Кроме того, произрастающие на солонце растения были ослаблены солевым стрессом.

Содержание As в амаранте изменялось в характерных для этого растения пределах, отмеченных ранее в мониторинговых исследованиях, проведенных в индустриально загрязненных агроэкосистемах Индии (Чандра Сехар К., Чари Н С Камала С.Т., Кишан Pao А., Пинский Д.Л., 2006). Средняя концентрация мышьяка в растениях амаранта на дерново-подзолистой почве в среднем в 3 раза ниже, чем на солонце (табл.6). В этих же пределах различались коэффициенты накопления токсиканта растениями.

Концентрация As в растениях амаранта и его КН на обеих почвах возрастали пропорционально содержанию металлоида в почве (рис. 5). Связь между КН As и его валовым содержанием в дерново-подзолистой почве достоверно описывается прямолинейной зависимостью (г=0,98). На солонце зависимость имеет тенденциозный характер (г=0,72). Можно предположить, что концентрация доступного растениям As в почвенном растворе солонца определяется дополнительными факторами, например, образованием комплексов с растворимыми органическими соединениями, изменяющими подвижность мышьяка в системе почва-растение.

Вынос мышьяка растениями на дерново-подзолистой почве увеличивался, благодаря возрастанию массы амаранта при увеличении концентрации элемента в почве (табл. 6). На солонце вынос As амарантом также возрастал, но здесь наблюдалось угнетение растений при усилении загрязнения почвы и, вероятно, снижение избирательной способности корневой системы.

0.08 -

0.0"

у = 0,004.x- 0.004 ........V.....0,52

к 0.06 П

£ 0.05

< 0.03 ж

^ 0.02

^Дп почва ■ Солонец

0.01

7 9 11 13 15 17 Валовое содержание Ак в почве, мг кг

Рисунок 5. - Зависимость накопления Аэ амарантом от его концентрации в почве

4.1 Исследование фракционного состава фосфатов А$-содержащих соединений дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного

Фракционный и групповой состав фосфатов определяли в двух вариантах, при загрязнении почвы Аз в дозах б и 10 мг/кг почвы. Увеличение загрязнения дерново-подзолистой почвы мышьяком способствовало возрастанию концентрации однозамещенных фосфатов в 2,5 раза (табл. 7). В этом же эксперименте наблюдалось возрастание массы растений при увеличении содержания Аб в почве (табл. 6). Сопряженный анализ этих данных позволяет предположить, что внесение мышьяка в дерново-подзолистую почву способствовало некоторой ее стерилизации, т.е. чем больше была степень загрязнения почвы, тем меньше активность сообщества микроорганизмов, в том числе микроорганизмов, иммобилизующих фосфор из почвы. В итоге в варианте с более высокой степенью загрязнения мышьяком растениям становится доступной более значимая с точки зрения их питания часть общего количества макроэлемента.

Содержание однозамещенных и двухзамещенных фосфатов в среднем по двум вариантам было почта одинаково и составило в дерново-подзолистой почве соответственно 23,9 и 25,2% (рис. 6). Сумма фосфатов кальция разной степени замещенности (Са-Рг+Са-Рц+ Са-Рщ) оказалась высокой - 70,3% от содержания гидролизуемых фосфатов.

Таблица 6. Масса амаранта и параметры накопления Аэ растениями амаранта из дерново-лодзолистой почвы и солонца гидроморфного при разной степени загрязнения почв Аб

Варианты опыта Доза Ав, мг/кг почвы Дерново-подзолистая среднесуглинистая почва Солонец гидроморфиый

Валовое содержание А$ в почве, мг/кг почвы Масса растений (возд. сух.), г/сосуд Концентрация As в растениях, мг/кг абс. сух. массы Вынос Аб, мкг/сосуд Валовое содержание Ах в почве, мг/кг почвы Масса растений (возд. сух.), г/сосуд Концентрация Ав в растениях, мг/кг абс. сух. массы Вынос As, мкг/сосуд

1 - 5,2 0,067 - - 4,4 0,247 - -

2 2 7,2 0,071 0,02 0.001 6.4 0,168 0,06 0,010

3 4 9,2 0,111 0,09 0,010 8,4 0,140 0,43 0,060

4 6 11,2 0,227 0.17 0,039 10,4 0,106 0,65 0,069

5 8 13,2 0,202 0,26 0,053 12,4 0,096 0,65 0,062

6 10 ¡5,2 0,212 0,32 0,068 14,4 0,083 0.80 0,066

Среднее значение - - 0,15 0,17 0,034 0,14 0,52 0,054

НСР05 - - 0,083 - - - 0,127 - -

г (от массы растений) - 0,85 0,89 - - 0.98 -0,84

г (от дозы Ав) 0,90 1.00 0,99 - -0,94 0,93 0,74

Сумма гидролизуемых фосфатов в этой почве при увеличении степени ее загрязнения мышьяком возрастала слабо, на 2,4% (табл. 7). В среднем по двум вариантам отмечается высокое содержание гидролизуемых фосфатов в дерново-подзолистой почве 52,2% от общего содержания почвенных фосфатов (рис. 6), что объясняется внесением удобрений.

Наибольшее количество гидролизуемых фосфатов в солонце гидроморфном приурочено к наиболее растворимым фракциям однозамещенных и двухзаме-щенных фосфатов. На их долю пришлось 79% активного фосфора почвы (рис. 6). По-видимому, к ним относятся не только фосфаты кальция, но в значительной степени - фосфаты натрия.

Активные фосфаты в солонце в сумме составили только 23,4% от общего содержания фосфора (рис. 6). Количество негидролизуемых соединений фосфора в 3 раза больше, чем в дерново-подзолистой почве. Вероятно, запас нерастворимых соединений фосфора обеспечен большим содержанием в солонце обломков раковин морских животных.

Дерново-под^олнстая шучвя

я кю

■Ц. 80

се

в 60 52.2%

'§ 40 аз

Э |

£ о ......

100 80 60 40 20 О

Солонец гидроморфнын

"6.6%

23.4 «о

Гидр.

Напшр.

Гидр.

Непщр.

ПСа-Р1 □ Са-Р2 0А1-Р йРе-Р ИСа-РЗ

Фракционный состав фосфатов, %

ис.

Рис. 6 Групповой и фракционный составы фосфатов в почвах разных

типов

Таблица 7. Фракционный состав фосфатов и АБ-содержащих соединений в почвах разных типов

Доза Лэ, мг/кг почвы Валовое содержание фосфора Вытяжки Сумма всех вытяжек

Аммонийно-молибдатная Ацетатно-молибдатная Фтор-аммонийная Щелочная Сернокислая

Са-Р, Са-Р„ А1-Р Ре-Р Са-Рш

Фосфаты

Дерново-подзолистая среднесуглинистая почва

мг/кг мг/кг %* мг/кг %* мг/кг %* мг/кг %* мг/кг %*

6 2993 214 7,2 454 15,2 213 7.1 251 8,4 395 13,2 1527

10 2993 534 17,8 334 11,2 245 8.2 219 7.3 267 8.9 1599

среднее значение 374 12,5 394 13,2 229 7,65 235 7,85 331 11,0 1563

Солонец гидроморфный

6 5672 533 9,40 517 9,11 182 3.21 25,8 0.45 93,8 1,65 1352

10 5672 533 9,40 493 8,69 164 2,89 18,7 0,33 90,6 1,60 1299

среднее значение 533 9,40 517 9,11 182 3,21 25,8 0,45 93,8 1,65 1352

/^-содержащие соединения

Дерново-подзолистая среднесуглинистая почва

мг/кг %* мг/кг % мг/кг % мг/кг % мг/кг % мг/кг

6 ! 1,2 1,82 16,2 - - - - - - 1,50 13,4 3,3

10 15.2 1,18 7,8 - - - - - - 1,47 9,7 2,7

среднее 13,2 1,5 12,0 - - - - - - 1,48 11,5 3,0

Солонец гидроморфный

6 10,4 9,7 93,6 - - - - - - - - 9,7

10 14,4 9.9 68,8 - - - - 0,7 4.9 1,7 11,5 12,3

среднее 12,4 9,8 81,2 - - - - 0,35 2,82 0^85 6,86 11,0

- доля от валового содержания элемента в почве

Распределение Ав в исследуемых фракциях слабо корреллировало с распределением фосфора: г=0,46 на солонце и г=-0,41 на дерново-подзолистой почве (табл. 7). Отрицательный коэффициент корреляции на дерново-подзолистой почве может указывать на некоторую конкуренцию между соединениями фосфора и мышьяка при поглощении твердой фазой почвы. Тенденция к положительной корреляции исследуемых параметров на солонце, емкость поглощения которого очень мала, возможно, отражает близкую растворимость соединений Аб и Р в условиях щелочной реакции.

100

Дерново-подзолистая ночвг

76,5%

100

Солонец гидроморфный

88.7%

Гидр.

11,3%

к~л

Негидр.

□ Са-А»1 0 Ре-А.? ИСа-АаЗ

Фракционный состав гидролизуемых Ав-содсржащих соединений, %

Рис. 7 Групповой и фракционный состав А$-содержащих соединений

Данные исследований показывают, что Аз прочно закреплен в твердой фазе дерново-подзолистой почвы, т.к. активные соединения Ав составили всего 23,5% (рис. 7). В солонце количество гидролизуемых соединений Аб было в 3,8 раза больше, хотя валовое содержание элемента в обеих почвах находилось примерно на одном уровне. Это может быть связано с невысокой сорбционной емкостью легкосуглинистой малогумусированной почвы и высокой величиной рН почвы, при которой А& подвижен (Глазовская М.А.,1988). По-видимому, та-

кое большое количество гидролизуемых АБ-содержащих соединений в солонце является причиной превышения в 3,3 раза величины КН Аэ растениями амаранта на этой почве по сравнению с дерново-подзолистой почвой.

В дерново-подзолистой почве мышьяк гидролизуемых соединений равномерно распределялся между легкорастворимой фракцией однозамещенных ар-сенитов (арсенатов) и фракцией труднорастворимых трехосновных Аб-содержащих соединений кальция (рис. 7). Его содержание в других фракциях не удалось зарегистрировать. В солонце однозамещенные соединения мышьяка составили 89,1% от содержания гидролизуемых соединений элемента и 81,2% от общего содержания Аз в почве.

ВЫВОДЫ

1. Внесение простого суперфосфата в солонец гидроморфный достоверно снижало массу амаранта (г=-0,91), что, вероятно, обусловлено усилением состояния солевого стресса растений.

2. Внесение простого суперфосфата в солонец гидроморфный в дозах 80240 кг РгОб/га способствовало снижению коэффициента накопления РЬ растениями амаранта в 2 раза. Более высокие дозы фосфорного удобрения увеличивали накопление свинца в растениях, что, по-видимому, связано с потерей способности растений избирательно поглощать из почвы химические элементы в условиях солевого стресса.

3. Внесение простого суперфосфата в дерново-подзолистую почву в рекомендованной для вегетационного опыта дозе способствовало возрастанию КН РЬ в растениях амаранта в 2 раза. Дальнейшее увеличение дозы суперфосфата в 4 раза сопровождалось снижением КН РЬ в 2,3 раза, что может быть обусловлено формированием нерастворимых фосфатов свинца. Однако минимальные КН РЬ в вариантах с применением простого суперфосфата близки по значению КН РЬ в контроле, где удобрение не применялось.

4. КН РЬ амарантом из среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы в 8,2 раза ниже, чем из солонца (в условиях полиэлементного загрязнения почв). Меньшая биодоступность РЬ из дерново-подзолистой почвы связана с более тяжелым гранулометрическим составом и большим содержанием органического вещества в этой почве по сравнению с солонцом гидроморфным.

5. Между РЬ и Ля при их накоплении растениями амаранта из почв разных типов проявляется взаимодействие по типу синергизма. При полиэлементном загрязнении солонца гидроморфного свинцом и мышьяком КН РЬ в растениях амаранта были в 7 раз выше, чем в условиях моноэлементного загрязнения почвы свинцом. Коэффициенты накопления А б амарантом из дерново-подзолистой почвы, загрязненной свинцом, были в 2,8 раза больше, чем при одностороннем загрязнении почвы мышьяком.

6. Возрастание концентрации фосфатов в окультуренной среднесуглинистой дерново-подзолистой почве способствовало увеличению КН А б в растениях амаранта (г=0,91). Причина этого явления состоит в интенсификации роста растений и увеличения выноса Л б из-за применения суперфосфата.

7. Параметры накопления Аэ растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного возрастали прямо пропорционально концентрации элемента в почве. Увеличение содержания Аб в обеих почвах в 2 раза (без учета контрольного варианта) привело к возрастанию его КН в растениях амаранта в 7 раз на дерново-подзолистой почве и в 6,3 раза на солонце. Коэффициенты накопления Аб амарантом из среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы в среднем в 3,3 раза ниже, чем из солонца.

8. Анализ фракционного состава фосфатов в почве через 2 месяца после внесения простого суперфосфата показал, что в дерново-подзолистой почве содержание гидролизуемых фосфатов составило 52%, в солонце гид-роморфном - 23%, что, по-видимому, связано с присутствием в солонце большого количества обломков раковин морских животных, содержащих в своем составе фосфор. В солонце гидроморфном к наиболее растворимым фракциям однозамещенных и двухзамещенных фосфатов приурочено 78% активного фосфора почвы. В дерново-подзолистой почве в эти фракции входит 49% от общего количества гидролизуемых фосфатов.

Содержание гидролизуемых Ав-содержащих соединений в дерново-подзолистой почве в 3,8 раза меньше, чем в солонце гидроморфном при сопоставимом валовом содержании элемента в обеих почвах. В солонце одно-замещенные соединения мышьяка заняли 89% от общего количества его гидролизуемых соединений. Высокая подвижность Ах в солонце гидроморфном является причиной большего накопления Аэ растениями амаранта из этой почвы по сравнению с дерново-подзолистой почвой.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Адимале Ф., Ефремова М. А. Накопление РЬ и Аб растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы//Известия СПбГАУ. 2010. № 18. С. 57-61.

2. Ефремова М. А., Адимале Ф. Накопление Аб растениями амаранта из дерново-подзолистой и солонцовой почв // Известия СПбГАУ 2010 № 19 С. 87-92.

3. Ефремова М. А., Адимале Ф. Влияние свойств почвы на накопление Аб растениями амаранта// Известия СПбГАУ. 2010. № 20. С. 47-53.

4. Шурпатова В. Г., Адимале Ф. Накопление РЬ растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы //Вестник студенческого научного общества. -СПб: Изд-во С.-Петерб. гос. аграрн. ун-та. 2010. С. 211-213.

Подписано к печати 31.10.11 г. Формат 60х84"|6, П. л. 1,3. Тираж 100. Заказ 180

Отпечатано в полном соответствии с качеством представленных оригиналов в типографии Санкт-Петербургского государственного аграрного университета г. Пушкин, ул. Садовая д. 14

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Адимале Фелисьен

Введение

Глава 1. Поведение мышьяка, свинца и фосфора в системе почва-растение

1.1 Физико-химические свойства мышьяка и свинца

1.1.1 Мышьяк

1.1.2 Свинец

1.2 Содержание и распределение мышьяка и свинца в почве

1.2.1 Естественные источники поступления мышьяка в почву

1.2.2 Антропогенные источники поступления мышьяка в почву

1.2.3 Естественные источники поступления свинца в почву

1.2.4 Антропогенные источники поступления свинца в почву

1.2.5 Распределение мышьяка и свинца в почве

1.2.5.1 Мышьяк

1.2.5.2 Свинец

1.3 Транслокация мышьяка и свинца из почвы в растения

1.3.1 Мышьяк

1.3.2 Свинец

1.4 Нормирование содержания мышьяка и свинца в почве и мероприятия, направленные на снижение их накопления растениями

1.5 Фосфор в системе почва-растение

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1 Биологические особенности амаранта

2.2 Агрохимическая характеристика почв 57 2.2.1 Солонец гидроморфный 57 2.2.2Дерново-подзолистая почва

2.3 Методика проведения экспериментов

2.3.1 Полевой опыт. Накопление РЬ растениями амаранта из солонца гидроморфного

2.3.2 Вегетационный опыт. Накопление РЬ и Аб растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы

2.3.3Лабораторный опыт. Накопление РЬ растениями амаранта из солонца гидроморфного, загрязненного Аб, при увеличении концентрации фосфатов в почве 66 2.3.4 Лабораторный опыт. Накопление Аб растениями амаранта при увеличении его концентрации в дерново-подзолистой почве и солонце гидроморфном 68 2.4 Методы исследования почв и растений

Глава 3. Накопление РЬ и Ав растениями амаранта из почв разных типов

3.1 Накопление РЬ растениями амаранта из почв разных типов

3.1.1 Накопление РЬ растениями амаранта из солонца гидроморф- 72 ного

3.1.1.1 Полевой опыт

3.1.1.2 Лабораторный опыт

3.1.2 Накопление РЬ растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы (вегетационный опыт)

3.2 Накопление Аб растениями амаранта из почв разных типов

3.2.1 Влияние фосфорных удобрений на накопление Аб растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы (вегетационный опыт)

3.2.2 Накопление Аб растениями амаранта при увеличении его концентрации в дерново-подзолистой почве и солонце гидро- 87 морфном

3.3 Исследование фракционного состава фосфатов Аз-содержащих соединений дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного 93 Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Накопление As и Pb растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного"

Актуальность исследований. Антропогенная деятельность приводит к длительному загрязнению почвы токсичными химическими элементами, способными по трофической цепи накапливаться в организме человека. К веществам первого класса опасности относят мышьяк и свинец, попадающие в почву из выбросов промышленных предприятий, отходов жизнедеятельности современного общества, а также в процессе эксплуатации агроэкосистем. Самоочищение почвы от тяжелых металлов и металлоидов происходит чрезвычайно медленно. Использование в сельскохозяйственном производстве территорий, подверженных химическому загрязнению, предполагает принятие мер, направленных на снижение накопления экотоксикантов в продукции растениеводства. Почвы, загрязненные токсичными элементами, могут быть подвергнуты фиторемедиации. Любое направление дальнейшего использования загрязненных почв предполагает изучение влияния агроэкологических факторов на поведение химических элементов-токсикантов в системе почва-растение.

Изучению поведения тяжелых металлов и мышьяка в почвах было посвящено значительное количество научных работ [8, 27, 35, 48, 66, 71, 130, 167, 209, 180, 236]. Однако для разработки технологии по управлению продукционным процессом на загрязненной территории необходимо знать общие закономерности миграции токсикантов в агроландшафтах и особенности их поведения в системе почва-растение с учетом физико-химических свойств почвы и физиологических параметров растений.

Цели и задачи исследований.

Цель исследований - выявление закономерностей накопления РЬ и Аз амарантом из загрязненных этими элементами дерново-подзолистой среднесугли-нистой почвы и солонца гидроморфного.

Задачи исследований:

2) изучить влияние суперфосфата на параметры накопления РЬ и Аб растениями амаранта из солонца гидроморфного и дерново-подзолистой среднесуг-линистой почвы;

3) сравнить параметры накопления Аб и РЬ амарантом из почв разных типов;

4) определить тип взаимодействия между Аз и РЬ при их накоплении амарантом из почв разных типов;

6) сравнить фракционный состав фосфатов и Аэ-содержащих соединений в пахотном горизонте дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного.

Научная новизна работы заключается в определении накопления Аб и РЬ амарантом из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного при одноэлементном и полиэлементном их загрязнении экотоксикантами, а также в условиях изменения дозы фосфорного удобрения. Впервые установлены: — коэффициенты накопления Аб и РЬ амарантом из солонца гидроморфного в условиях приморской низменности Бенина; влияние дозы суперфосфата на накопление Аб и РЬ амарантом из хорошо окультуренной среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного; влияние совместного загрязнения почвы Аб и РЬ на накопление этих эко-токсикантов растениями амаранта из почв разных типов; фракционный состав АБ-содержащих соединений в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве и солонце гидроморфном после их загрязнения.

Практическая значимость.

Установленные в ходе исследований закономерности накопления РЬ и Аб амарантом могут быть использованы при ведении растениеводства на загрязненной токсичными элементами территории. Выявленные зависимости накопления Аз и РЬ растениями от дозы суперфосфата могут быть использованы при разработке мероприятий по фиторемедиации почв, загрязненных этими химическими элементами.

Положения, выносимые на защиту; распределение Аб и РЬ в системе почва-растение зависит от концентрации экотоксикантов и физико-химических параметров почвы; доза фосфорного удобрения (суперфосфата) играет существенную роль в процессе накопления Аб и РЬ растениями из почв разных типов; совместное загрязнение почв разных типов мышьяком и свинцом существенно увеличивает накопление токсикантов по сравнению с моноэлементным загрязнением; фракционный состав АБ-содержащих соединений в загрязненных арсени-том натрия дерново-подзолистой среднесуглинистой почве и солонце гидроморфном слабо связан с фракционным составом фосфатов.

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры агрохимии и агроэкологии СПбГАУ, на ежегодной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГАУ (Санкт-Петербург, Пушкин, 2011), на конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, Пушкин, СПбГАУ, 2010), на международном агропромышленном конгрессе «Инновации - основа развития агропромышленного комплекса» (Санкт-Петербург, 2010).

По материалам диссертации опубликованы 4 печатные работы, в том числе 3 статьи - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов, библиографического списка и приложений. Содержание работы изложено на 129 страницах. Материалы диссертации проиллюстрированы 21 таблицей и 10 рисунками. Библиографический указатель содержит 246 источников.

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Адимале Фелисьен

ВЫВОДЫ

2. Внесение простого суперфосфата в солонец гидроморфный в дозах 80-240 кг Р205/га способствовало снижению коэффициента накопления РЬ растениями амаранта в 2 раза. Более высокие дозы фосфорного удобрения увеличивали накопление свинца в растениях, что, по-видимому, связано с потерей способности растений избирательно поглощать из почвы химические элементы в условиях солевого стресса.

5. Между РЬ и Аб при их накоплении растениями амаранта из почв разных типов проявляется взаимодействие по типу синергизма. При полиэлементном загрязнении солонца гидроморфного свинцом и мышьяком КН РЬ в растениях амаранта были в 7 раз выше, чем в условиях моноэлементного загрязнения почвы свинцом. Коэффициенты накопления Аб амарантом из дерново-подзолистой почвы, загрязненной свинцом, были в 2,8 раза больше, чем при одностороннем загрязнении почвы мышьяком.

6. Возрастание концентрации фосфатов в окультуренной среднесугли-нистой дерново-подзолистой почве способствовало увеличению КН As в растениях амаранта (г=0,91). Причина этого явления состоит в интенсификации роста растений и увеличения выноса As из-за применения суперфосфата.

7. Параметры накопления As растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного возрастали прямо пропорционально концентрации элемента в почве. Увеличение содержания As в обеих почвах в 2 раза (без учета контрольного варианта) привело к возрастанию его КН в растениях амаранта в 7 раз на дерново-подзолистой почве и в 6,3 раза на солонце. Коэффициенты накопления As амарантом из среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы в среднем в 3,3 раза ниже, чем из солонца.

Содержание гидролизуемых As-содержащих соединений в дерново-подзолистой почве в 3,8 раза меньше, чем в солонце гидроморфном при сопоставимом валовом содержании элемента в обеих почвах. В солонце одно-замещенные соединения мышьяка заняли 89% от общего количества его гидролизуемых соединений. Высокая подвижность As в солонце гидроморфном является причиной большего накопления As растениями амаранта из этой почвы по сравнению с дерново-подзолистой почвой.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Адимале Фелисьен, Санкт-Петербург

1. Агрохимия / Под ред. Б. А. Ягодина. М.:Колос. 1982 - 574 с.

2. Агрохимические методы исследования почв / Под ред. A.B. Соколова . М.: Наука. 1975. 656 с.

3. Адрианов С.Н. Формирование фосфатного режима дерново-подзолистых почв в разных системах удобрения. М.: ВНИИА. 2004. 296 с.

4. Александрова JI. Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л., 1980. 288 с.

5. Александрова JI.H., Найденова O.A. Лабораторно-практические занятия по почвоведению Л: Агропромиздат. 1986. - 295 с.

6. Алексахин P.M., Васильев A.B., Дикарев В.Г. и др. Сельскохозяйственная радиоэкология / Под ред. P.M. Алексахина, Н.В. Корнеева. М.: Экология. 1992.-400 с.

7. Алексеев Ю.В. Качество растениеводческой продукции. Л.: Колос. 1978. 256 с.

8. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат. 1987. 137 с.

9. Алексеева-Попова Н.В. Токсическое действие свинца на высшие растения // Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов / Под ред. Алексеевой-Поповой Н.В. Л.: Ленуприздат. 1991. С 92-100.

10. Анненков Б.И., Юдинцева Е.В. Основы сельскохозяйственной радиологии. М. .-Агропромиздат. 1991.-288 с.

11. П.Анспок П.И. Микроудобрения: Справочная книга.- Л.: Колос, 1978.-272с.

12. Аринушкина E.B. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ. 1970. 488 с.

13. Афонина H.JL, Усьяров О.Г. Сорбция фосфат-ионов почвами и минералами // Агрохимия. 1982. - № 10. - С. 129-138.

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

15. Барбер Б.А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. М.: Агропромиздат. 1988. -376 с.

16. Безносиков В.А., Лодыгин Е.Д., Кондратенок В.М. Оценка фоновых концентраций тяжелых металлов в почвах Северо-Западной части Европейской территории России // Почвоведение, 2007. № 9. С. 1065-1070.

17. Бингам Ф.Т. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов / Под ред. Х.Зигель, A.M. Зигель. М.: Мир. 1996. 366 с.

18. Благовидов Н.Л. Сущность окультуривания подзолистых почв // Почвоведение. 1954. - № 2. - С. 46-60.

19. Богатырев Л.Г., Ладонин Д.В., Семенюк О.В. Микроэлементный состав некоторых почв и почвообразующих пород южной тайги Русской равнины // Почвоведение. 2003. № 5. С. 568-576.

20. Воронин A.M., Кочетков В.В. Биологические препараты на основе псевдомонад // АГРО XXI. 2000. № 3. С. 3-5.

21. Вальков, В.Ф., Колесников, С.И., Казеев К.Ш. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на фитотоксичность чернозема // Агрохимия. 1997. - № 6. -С. 50-55.

22. Ведина О.Т. Атомно-адсорбционное определение и содержание мышьяка в почвах.- Автореф. канд. дис. М., 1979.

23. Вендило Г.Г., Петриченко В.Н., Скаржинский A.A. Урожайность, качество и сохраняемость белокочанной капусты в зависимости от уровня применения минеральных удобрений // Химия в сельском хозяйстве.- 1985. Т. 23. № 6. С. 25-26.

24. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах. М.: Изд-во АН СССР, 1982. 283 с.

25. Водяницкий Ю.Н. Свойства тяжелых металлов и металлоидов в почвах // Агрохимия. 2009. № 8. С. 85-94.

26. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлоиды в загрязненных почвах. М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Рос-сельхозакадемии, 2009.- 96 с.

27. Водяницкий Ю.Н., Васильев A.A., Власов М.Н., Коровушкин В.В. Роль соединений железа в закреплении тяжелых металлов и мышьяка в аллювиальных и дерново-подзолистых почвах в районе г. Пермь // Почвоведение. -2009.- № 7. С. 794-805.

28. Возбуцкая А. Е. Химия почв. М.: Высшая школа. 1968. 120 с.

29. Галиулин Р.В., Галиулина P.A., Вознюк В.М. Распределение бенз(а)пирена, мышьяка и тяжелых металлов в системе почва-растение-вода-донные отложения // Агрохимия. 2009. №3. С.66-70.

30. Гамзиков Г.П., Ильин В.Б., Назарюк В.М. Агрохимические свойства почв и эффективность удобрений.- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. 1989. -252 с.

31. Гармаш Г.А. Распределение ТМ по органам культурных растений.// Агрохимия. 1987.- 1987.- №5.-с.40-47.

32. Гинзбург К.Е., Лебедева Л.С. Методика определения минеральных форм фосфатов почвы // Агрохимия. № 1. - 1971. С. 125-135.

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

34. Глинка H.J1. Общая химия. JT. Химия. - 1987. - 704 с.

35. Гольдшмидт В.М., Петере К.К. К геохимии мышьяка в кн: Геохимия редких элементов. M.-J1 1938.

36. Горбатов B.C., Зырин Н.Г. Адсорбция Zn, Pb, Cd почвой и кислотно-основное равновесие // Вест. МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 1988. № 3. С. 2125.

37. Горбатов B.C., Зырин Н.Г., Обухов А.И. Адсорбция почвой цинка, свинца, кадмия // Вести МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 1988. № 1. С.10-16.

38. Горбатов B.C., Обухов А.И. Динамика трансформации малорастворимых соединений цинка, свинца и кадмия в почвах // Почвоведение. 1989. № 6. С.129-133.

39. Горелова С.В., Песцов Г.В., Гинс М.С., Кононков П.Ф., Фронтасьева М.В. и др. Биоаккумуляция химических элементов нетрадиционными овощными культурами на техногенно загрязненной территории Тульской области // Агрохимия. 2009. № 9. С. 76-87.

40. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. М.: Бином, 2008. Т. 1. 607 с. Т. 2. 670 с.

41. Давыдова C.JL, Тагасов В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты XXI века. М.: Изд-во РУДН, 2002. 140 с.

42. Дмитраков J1.M., Дмитракова Л.К., Абашина H.A., Пинский Д.Л. Рост растений овса и поступление в них свинца в опытах с моделированием состава и свойств почв // Агрохимия. 2006. № 9. С. 68-74.

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

44. Добровольский В.В. Свинец в окружающей среде. М. наука 1987.

45. Донских И.Н., Копылова Л.А. Влияние высоких доз органических удобрений на фракционный состав фосфатов в дерново-подзолистой почве. Агрохимия, 1982, №4. -55-63.

46. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат. 1985. -351 с.

47. Дричко В.Ф. Миграция химических элементов в биосфере и эколого-санитарные проблемы применения минеральных удобрений. Л.: Изд-во ЛСХИ. 1990. 31 с.

48. Дричко В.Ф., Ефремова М.А., Изосимова A.A. Математическая модель накопления радионуклидов и тяжелых металлов растениями из почвы // Радиационная биология. Радиоэкология. 2009. Т. 49. № 2. С. 166-172.

49. Ендовицкий А.П., Калмниченко В.П., Ильин В.Б., Иваненко A.A. Термодинамическое состояние кадмия и свинца в почвах каштаново-солонцового комплекса// Агрохимия, 2008. № 9. С. 59-65.

50. Ефимов В.Н., Корнилова Л.И., Ибулаев Г.А. Изотермы сорбции и десорбции фосфат-ионов торфяными низинными оруденелыми почвами // Почвоведение. 1995. № 8. С. 998-1002.

51. Ефимов В.Н., Корнилова Л.И., Лунина Н.Ф. Изменение содержания и форм аккумуляции соединений фосфора в торфяных почвах при длительном использовании //Почвоведение, 1986 . № 5. С. 35 - 45

52. Ефремова M.A., Дричко В.Ф. Влияние калия на физико-химические свойства торфяной низинной почвы // Агрохимия. 2010. № 4. С. 5-12

53. Жоробекова Ш.Ж., Мальцева Г.М Особенности комплексообразования гу-миновых кислот с ионами металлов// Биол. науки: Науч. докл. высш. школы. 1991. №10 (334).

54. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного метода. М: Наука. 1968. - 266 с.

55. Загрязняющие вещества в окружающей среде / Под ред.А. Моцика, Д.Л. Пинского. Пущино-Братислава. 1991. 195 с.

56. Занилов А.Х. Динамика распределения тяжелых металлов в торфяных низинных почвах в зависимости от фосфатного уровня: автореф. дис.канд. с.х. н.: 06.01.04. /СПб-Пушкин: Изд-во С.-Петерб. госуд. аграрн. ун-та. 2005. -22 с.

57. Золотарева Б.Н. и др. Содержание и распределение тяжелых металлов (свинца, кадмия и ртути) в почвах Европейской территории СССР. В кн. Генезис, плодородие и мелиорация почв. Пушино. 1980.

58. Золотарева Б.Н. Тяжелые металлы в почвах Верхнеокского бассейна // Почвоведение. 2003. №2. С. 173-182.

59. Зырин Н.Г., Чеботарева H.A. К вопросу о формах соединений меди, цинка и свинца в почвах и доступности их для растений // Содержание и формы микроэлементов в почвах. М.: Изд-во МГУ. 1979. С. 350-386.

60. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. М.: Экология. 1996. Кн. 4. 407 с.

61. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. М.: Экология. 1996. Кн. 3. -351 с.

62. Ильин В.Б. Тяжёлые металлы в системе почва-растение. -Новосибирск: Наука. 1991.- 151с.

63. Ильин В.Б. Буферные свойства почвы и допустимый уровень ее загрязнения тяжелыми металлами // Агрохимия. 1997. № 2. С. 65-70.

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

65. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию. СПб: Химиздат. 1999. 142 с.

66. Исидоров В.А. Экологическая химия. СПб.: Химиздат. 2001. 304 с.

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

68. Канунникова H.A. Термодинамические потенциалы почвенных реакций и буферные свойства почв // Итоги науки и техники. Почвоведение и агрохимия. Т.6. М.: ВНИТИ. 1986. С. 87-184.

69. Карпинский Н.П. Термодинамика почвенных фосфатов и фосфатный потенциал // X международный конгресс почвоведов. 1974. М.: Наука. Т.П. С. 21-28.

70. Карпиский Н.П., Глазунова Н.М. Подвижные фосфаты почвы, их доступность растениям и действие удобрений // Основные условия эффективного применения удобрений. М.: Колос. 1983. С. 191-206.

71. Кауричев И.С., Панов Н.П., Розов H.H., Стратонович М.В., Фокин А.Д. Почвоведение. М.: Агропромиздат. 1989. 719 с.

72. Кашин В.К., Иванов Г.М. Свинец в почвах юго-западного Забайкалья // Почвоведение. 1998. № 12. С. 1502-1508.

73. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 222 с.

74. Ковалевский A.JI. Биогеохимические поиски рудных месторождений. М., 1974.

75. Ковалевский A.JI. Основные закономерности химического состава растений // Биогеохимия растений. Улан-Уде: Бурят. Кн. Изд-во. 1969. С. 6-28.

76. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука.1985. 264 с.

77. Ковда В.А., Егоров В.В., Муратова B.C., Строганова Б.П. Классификация почв по степени засоления в связи с солеустойчивостью растений // Бот. журнал. 1960. Т. 45. С. 1123-1131.

78. Кокотов Ю.А. Иониты и ионный обмен. JL: Химия. 1980. 150 с.

79. Коломийцева М.И., Гбович Р.Д. Микроэлементы в медицине М.1980.

80. Корте Ф., Бахадир В., Клайн В., Лай Я.П., Парлар Г., Шойнерт И. Экологическая химия М.: Мир. 1997. 396 с.

81. Кошкин Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур. М.: Дрофа, 2010. 638 с.

82. Кудеярова А.Ю. Педохимия орто- и полифосфатов в условиях применения удобрений. М.: Наука. 1993. 240 с.

83. Кудеярова А.Ю. Фосфатогенная трансформация почв. М.: Наука. 1995. 288 с.

84. Кузнецов В.В., Дмитриев Г.А. Физиология растений. М.: Высшая школа. 2005. 736 с.

85. Кузнецова Е.А. Содержание тяжелых металлов в почвах типичного агро-ландшафта Орловской области и их накопление в зерне сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2009. № 8. С. 60-64.

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

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

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

89. Лукин C.B., Мирошникова Ю.В., Авраменко П.М. Мониторинг содержания тяжелых металлов в почвах Белгородской области // Агрохимия. 2002. № 8. С. 95-100.

90. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия. 1986. 215 с.

91. Мазур Г.А. О применении природных цеолитов для повышения плодородия почв легкого гранулометрического состава // Почвоведение.- 1980. №10.-с.39-44.

92. Мазур Г.А., Медвидь Г.К., Григора Т.П. Применение природных цеолитов для повышения плодородия почв легкого гранулометрического состава.// Почвоведение.- 1984.№10.-с.73.

93. Милащенко Н.З., Соколов O.A., Брайсон Т., Черников В.А. Устойчивое развитие агроландшафтов . Т.1. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 2000. 316 с.

94. Милащенко Н.З., Соколов O.A., Брайсон Т., Черников В.А. Устойчивое развитие агроландшафтов . Т.2. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 2000. 282 с.

95. Минеев В.Г., Алексеев A.A., Тришина Т.А. Тяжелые металлы и окружающая среда в условиях современной химизации. Сообщение 2. Свинец // Агрохимия. 1982. № 9. С. 126-140.

96. Минеев В.Г., Кочетавкин A.B., Нгуен Ван Бо. Использование природных цеолитов для предотвращения загрязнения почвы и растений тяжелыми металлами // Агрохимия. 1989. № 8. С.89-95.

97. Минеев В.Г., Лебедева Л.А., Арзамазова A.B. Влияние последействия систем удобрения на барьерные функции растений ячменя на дерново-подзолистой почве, загрязненной свинцом и кадмием // Агрохимия.2009. № 9. С. 60-68.

98. Минеев В.Г- Химизация земледелия и природная среда М. Агропромиздат 1990

99. Минкина Т.М., Пинский Д.Л., Самохин А.П., Крыщенко B.C., Гапоно-ва Ю.И., Микаилсой Ф.Д. Влияние сопутствующего аниона на поглощение цинка, меди и свинца черноземом // Почвоведение. 2009. № 5. С. 560-566.

100. Мишустин E.H., Геллер И.Т. Синха М. Мобилизация минеральных фосфатов почвы и удобрений в процессе жизнедеятельности микроорганизмов // Известия ТСХА. 1972. Вып. 4. С. 116-121.

101. Мосина Л.В. Сельскохозяйственная экотоксикология. Модуль 7. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 2000. 184 с.

102. Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. М.: Академический Проект; Гуадеамус. 2007.- 273 с.

103. Мотузова Г.В. Принципы и методы почвенно-экологическогомониторинга. М.: Изд-во Московск. ун-та. 1988. 101 с.

104. Назаренко В.И. Мировые экологические проблемы. М.: Агропром, 1991.-101с.

105. Назарюк В.М. Почвенно-экологические основы оптимизации питания растений. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. -364 с.

106. Назарюк В.М. Эколого-агрохимические и генетические проблемы регулируемых агроэкосистем. Новосибирск: Изд-ао СО РАН. 2004. 240 с.

107. Най П.Х., Тинклер П.В. Движение растворов в системе почва-растение. М.:Колос. 1980.359 с.

108. Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.:Химия. Т.1. 1973. 656 с.

109. Никифорова Е.М.Загрязнение природной среды свинцом от выхлопных газов автотранспорта.- Вестн. Моск. Ун-та. Сер. Геогр. 1975 №3.

110. Николаев A.B., Мазурова A.A. К захвату мышьяковой и мышьяковистой кислот на природных минералах.- Изв.СО АН СССР. Сер. Хим 1972.

111. Никольский Б.П. Методы исследования адсорбции почвами из растворов // Современные методы исследования физико-химических свойств почв. М., 1948.Т.4. В.З.

112. Нестерова А.П. Воздействие ионов свинца, кадмия и цинка на клеточную организацию меристемы и рост корней проросток кукурузы: Автореф. Канн. Дис.-М., 1989. 26с.

113. Обухов А. И., Лурье Е.М. Закономерности распределения ТМ в почвах дерново-подзолистой подзоны. // Геохимия ТМ в природных и техногенных ландшафтах. М.: Изд-во МГУ, 1983. С.55-63.

114. Обухов А.И., Поддубная Е.А. Содержание свинца в системе почва-растение/ Тр. II всесоюзн. совещания "Миграция загрязнительных веществ в почвах и сопредельных средах" Обнинск, ноябрь 1978 г. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1980.-С. 192-197.

115. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение. Химия и сельское хозяйство.- 1995.

116. Ониси X. Санделл Э. Геохимия мышьяка. в кн. Геохимия редких элементов. М. 1959.

117. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во МГУ. 1992. 399 с.

118. Орлов Д.С., Нестеренко Н.В. Образование гуматов кобальта, никеля, меди, цинк.- Науч. Докл. Высш. Школы Биол. Науки 1960. №3.

119. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение и урожай. М.: Аг-ропромиздат, 1987. 512 с.

120. Панников В.Д., Минеев В.Г., Макарова А.И. Накопление биогенных и токсичных элементов в растениях в зависимости от соотношения питательных элементов в минеральных удобрениях // Докл. ВАСХНИЛ. 1976. N 3. С. 7-9.

121. Переломов Л.В., Пинский Д.Л. Формы Mn, РЬ и Zn в серых лесных почвах Среднерусской возвышенности // Почвоведение. 2003. № 6. С. 682-691.

122. Перельман А.И. Геохимия / А.И. Перельман. М.: Высшая школа, 1989. - 527 с.

123. Пивоварова H.A., Гинзбург К.Е. Количественные закономерности поглощения фосфатов почвами // Агрохимия. 1981. № 8. С. 126-138.

124. Пинский Д.Л. Свинец в окружающей среде / Под ред. В.В. Добровольского. М.: Наука. 1987

125. Пинский Д.Л., Подгорина Л.Т. Изотермы ионообменной сорбции кальция и свинца почвами в модельных экспериментах //Агрохимия. 1986. №3. С. 7885.

126. Плотников В.И., Усатова Л.П. Соосаждение малых количеств мышьяка с гидрооксями металлов. ЖАХ, 1964.

127. Покровская С.Ф. Загрязнение почв тяжелыми металлами и его влияние на сельскохозяйственное производство. М., 1986.- 57с.

128. Полевой В.В., Саламатова Т.С. Физиология роста и развития растений. Л.: Изд-во ЛГУ. 1991.-239 с.

129. Полянский Н.Г. Свинец (Аналитическая химия элементов). М: Наука. 1986.-357 с.

130. Понизовский А. А., Мироненко Е. В. Механизмы поглощения свинца(П) почвами // Почвоведение. 2001. № 4. С. 418-428.

131. Потатуева Ю.А. Залегина В.А. Агрохимическое значение мышьяка (содержание в удобрениях, почвах, растениях).- Агрохимия 1981 №7.

132. Пронина Н.Б. Экологические стрессы. М.: Изд-во МСХА. 2000. 310 с.

133. Пупков А.М. Окультуривание почв Нечерноземной зоны РСФСР. Л.: Изд-во ЛСХИ. 1989. 19 с.

134. Рубилин Е.В. Микроэлементы в почвах Северного Кавказа. Л., 1968.

135. Рябцева М.Е. Фосфатный режим торфяных низинных ожелезненных почв и эффективность фосфорных удобрений под многолетними травами в условиях Северо-Запада РСФСР. Дис. на соск. уч. степ. канд. с.-х. наук. Л.-Пушкин. ЛСХИ. 1991.223 с.

136. Сабинин Д.А. Физиологические особенности питания растений. М.: Изд-во АНСССР, 1955.- 547с.

137. Сает Ю.Е., Янин Е.П., Григорьева О.Г., Сорокина Е.П. Микроэлементы в донных отложениях рек как индикаторы загрязнения антропогенных ландшафтов.- В кн.: Геохимические методы мониторинга. Минск, 1980.

138. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Усиление накопления и ростингибирую-щего действия никеля и свинца на проростки амаранта в присутствии кальция / Физиология растений, 2009, т.56, №1, с.92-96.

139. Серегин И.В., Иванов В.Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения // Физиология растений. 2001. - Т.48.- № 4. С. 606-630.

140. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия.- М.: Колос. 1977. 240 с.

141. Соколов A.B. Определение запаса в почве усвояемых фосфатов, их состава, степени подвижности // Почвоведение. 1968. № 8. С. 5-16.

142. Соколов O.A., Черников В.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Книга 1. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН, 1999. 164 с.

143. Страд В., Золотарева Б.Н., Лисовский А.Е. Влияние водорастворимых солей свинца, кадмия и меди на их поступление в растения и урожайность некоторых сельскохозяйственных культур// Агрохимия.- 1991. №4.-с.76-83.

144. Стрнад В., Золотарева Б.Н., Лисовский А.Е. Влияние внесения водорастворимых солей свинца, кадмия и меди на их поступление в растения и урожайность некоторых сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 1991. № 4. С. 76-83.

145. Ступин Д.Ю. Загрязнение почв и новейшие технологии их восстановления. СПб: Лань. 2009. - 432 с.

146. Суслина Л.Г., Анисимова Л.Н., Круглов C.B., Анисимов B.C. Накопление Си, Zn, Cd и Pb ячменем из дерново-подзолистой и торфяной низинной почв при внесении калия и различном pH // Агрохимия. 2006. № 6. С. 69-79

147. Сушеница Б.А. Фосфатный уровень почв и его регулирование. М.: Колос. 2007. 376 с.

148. Сынзыныс Б.И., Тянтова E.H., Мелехова О.П. Экологический риск. М.: Логос. 2005. 167 с.

149. Терентьева Е. Амарант — растение прошлого и будущего / Е. Терентьева-М: Мире растений- 2003.- 226 с.

150. Тиво П.Ф., Быцо И.Г. Тяжелые металлы и экология. Минск: ЮНИПОЛ. 1996. 192 с.

151. Трофимов С. Н., Хачатрян С.М. Распределение фосфора удобрений по фракциям почвенных фосфатов и множественно-регрессивные модели продуктивности овса на различных по генезису почвах // Бюл. ВИУА. № 103. М.:ВИУА. 1991. С. 36-43.

152. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение / Под ред. М.М. Овчаренко. М.: ЦИНАО. 1997. 290 с.

153. Федоров A.A., Черняховская A.B., Вернидуб A.C., Ананьевская М.П., За-мараева В.П. Аналитическая химия фосфора. М.: Наука. 1974. 220 с.

154. Фокин А.Д. К вопросу о кинетике сорбции фосфатов почвами // Агрохимия. 1965. № 3. С. 55-68.

155. Фрид A.C. Миграционная концепция доступности веществ почвы корням растений // Агрохимия. 1996. N 3. 29-37.

156. Хализев А.Я. Химические стимулянты. М., 1934.

157. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах / Под ред. Н.Г. Зырина, Л.К. Садовниковой. М.: Изд-во МГУ. 1985. 208 с.

158. Чандра Сехар К., Чари Н.С., Камала С.Т., Кишан Рао А., Пинский Д.Л. Биогеохимия мышьяка в индустриально загрязненных экосистемах района Па-танчеру, штат Андхра Прадеш, Индия // Агрохимия. 2006. № 3. С. 78-88.

159. Черников В.А., Милащенко Н.З., Соколов O.A. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Книга 3. Устойчивость почв к антропогенному воздействию. Пущино: Изд-во ОНТИ ПНЦ РАН. 2001. 203 с.

160. Черных Н.А- Закономерности поведения ТМ в системе почва-растение при различной антропогенной нагрузке: Автореф. Дисс.- М., ВИУА.1995.-38с.

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

162. Черных H.A., Ладонин В.Ф. Вопросы нормирования содержания тяжелых металлов в почве // Химия в сельском хозяйстве. 1995. № 5. С. 10-13.

163. Черных H.A., Овчаренко М.М. Тяжелые металлы и радионуклиды в биогеоценозах. М.: Агроконсалт. 2002. 200 с.

164. Шеуджен А.Х. Биогеохимия. Майкоп: ГУРИПП «Адыгея». 2003. -1028 с.

165. Шеуджен А.Х тяжелыми металлами // Агрохимия. 1997. № 11. С. 65-70.

166. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. М., 1974.

167. Шоу Б.П., Прасад M.H.B., Джа В.К., Саху Б.Б. Механизмы детоксикации и защиты растений, подвергнутых действию металлов / В кн. «Микроэлементы в окружающей среде: биогеохимия, биотехнология и биоремедиация» М.: ФИЗМАТЛИТ. 2009. С. 340-381.

168. Adriano D.C. Trace elements in terrestrial environments: biogeochemistry, bioavailability, and risks of metals. New York: Springer-Verlag. 2001. -866 p.

169. Akins M.B., Levis R. Distribution of As added to soil as DSMA- As. S.S.S.Am.J., 1976, vol.40, N5.

170. Anderson, G. 1980. Assessing organic phosphorus in soils. In F.E. Khasaw-nen, E.C. Sample, and, E.J. Kamprath, Eds. The role of phosphorus in Agricultere. American Society of Agronomy. Madison, Wis. Pp 411-431.

171. Andersson A. The distribution of heavy metals in soils and soil materials or influenced by the ionic reding.- Swedish J. of agricultural research, 1977, vol.7.

172. Andreu, V., Gimeno, E. Total content and extractable fraction of cadmium, cobalt, copper, nickel, lead, and zinc in calcareous orchard soils // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 1996. V. 27. P. 2633-2648.

173. Azimi S., Ludwig A., Thevenot D.R., Colin J.-L. Trace metal determination in total atmospheric deposition in rural and urban areas //The Sci. of the Tot. Environment. V. 308. Issuses 1-3. June 2003. P. 247-256.

174. Barker A.J.M. Metal Tolerance // New Phytol. 1987. V. 106. P. 93-111.

175. Campbell B.G. Mercury, cadmium and arsenic toxicity and laboratory investigation // Pathology. 1999. № 31. P. 17-22.

176. Chen M., Ma L.Q., Harris W.G. Arsenic concentrations in Florida surface soils: Influence of soil type and properties // Soil Sci. Soc. Am. J. 2002. V.66. P. 632640.

177. Dixit S., Hering J.G. Comparison of arsenic (V) and arsenic (III) sorption onto iron oxide minerals: implication for arsenic mobility // Environ. Sci. Technol. 2003. V.37. P. 4182-4189.

178. Donisa C., Mocanu R., Steinnes E. Distribution of some major and minor elements between fulvic and humic acid fractions in natural soils // Geoderma. 2003. V. 111. P. 75-84

179. Elfving D.C., Wilson K.R., Ebel J.G., Manzel KL.,Gutenman W.H., LiskDJ. Migration of lead and arsenic in old orchard soils in the Georgian bay region of Ontario // Chemosphere. 1994. V. 29(2). P. 407-413.

180. Elliott H.A., Liberati M.R., Huang L.P. Competitive adsorption oh heavy metals by soils // J. Environ. Qual. 1986. - V. 15. - P. 214-219.

181. Ernst W.H.O. Effects of heavy metals in plants at the cellular and organismic level // Ecotoxicology. Ecological fundamentals, chemical exposure effects // Eds. Schuurmann G., markert B. Heidelberg: Wiley and Sons Inc. 1999. P. 587-620.

182. Evans L.J. Chemistry of metal retention by soils // Environ. Sci. Technol. -1989.-V. 23.-P. 1046-1056.

183. Gao S.A., Walker W.J., Dahlgren R.A., Bold S. Simultaneous sorption of Cd, Cu, Ni, Zn, Pb and Cr on soils treated with sewage sludge supernatant // Water Air Soil Pollut.- 1997.-V. 93.-P. 331-345.

184. Grafe M., Rick M.J., Grossel P.R. Adsorption of arsenate(V) and arsenite(III) on goethite in the presence and absence of dissolved organic carbon // Soil Sci. Am. J. 2001. V.65. P. 1680-1687.

185. Grill E., Winnacker E.-L., Zenk M.H. Phytochelatins: the principal heavy-metal complexing peptides of higher plants // Science. 1985. V.230. - P. 674.

186. Hingston F.Y. et al. Specific adsorptions of anions. Nature, 1967, vol.215.

187. Hu H., Allard B., Grimvall A. Influence of pH and organic substance on the adsorption of As(V) on geologic materials // Water, Air, soil Pollut. 1988. - V.40. P. 293-305.

188. Jackson B.P., Miller W.P. Effectiveness of phosphate and hydroxide for desorption of arsenic and selenium species from iron oxides // Soil Sci. Am. J. 2000. V.64. P. 1616-1622

189. Jacobs L.W., Keeney D.R. Arsenic-phosphorus interactions on corn // Commun. Soil Sci. Plant Anal. 1970. V.l P.85-94.

190. Jacobs J.W., Syern J.K., Keeney D.R. Arsenic sorption by soils. s.s.s. Am.Pr, 1970, vol.34, N2.

191. Jain A., Raven K.P., Loeppert R.H. Arsenite and arsenate adsorbtion on ferri-hydrite: Surface charge reduction an net OH release Stoichiometry // Environ. Sci. Technol. 1999. V.33. P. 1179-1184.

192. John J. Hasset, Wayne L. Banment. Soils & their environtment. New Jersy 1992. c 277, 279/.

193. John M.K. Lead contamination of some agricultural soils in western Canada.- Env. Sci. Technol., 1971.

194. Jones L.H.P., Jarvis S.C., Cowlint D.W. Lead uptake from soils by perennial ryegrass and and its relation to the supply of on essential elements (Sulphur).- Plant and soil, 1973, vol.38.

195. Kabal C., Singh B.R. Fractionation and mobility of copper, lead, and zinc in soil profiles in the vicinity of a copper smelter // J. Environ. Qual. 2001. - V. 30 (2). - P. 485-492.

196. Kum N.D., Fergusson J.E. The concentrations, distribution and sources of cadmium, copper, lead and zinc in the atmosphere of an urban environment // Sci. Total Environ. 1994. - V. 144. - P. 179-189.

197. Lead in the environment / Ed. W.R. Boggers. Springfield: NTLS. 1977. 265 p.

198. Lores E.M., Pennock J.R. The effect of salinity on binding of Cd, Cr, Cu and Zn to dissolved organic matter // Chemosphere. 1997. - V. 37 (5). - P. 861-874.

199. Maitani T., Kubota H., Sato K., Yamada T. Composition of metals bound to class II metallothionein (phytochelatin and its desglycyl peptide) induced by various metals in root cultures of Rubia tinctorum II Plant Physiol. -1996 V.l 10. - P. 1145.

200. Manning B.A. Fendorf S.E., Goldberg S. Surface structures and stability of arsenic (III) on goethite: spectroscopic evidence for inner-sphere complexes // Environ. Sci. Technol. 1998.V. 32. P. 2383-2388.

201. Manning B.A., Goldberg S. Modeling competitive adsorption of arsenate with phosphate and molybdate on oxide minerals //. Soil Sei. Am. J. 1996. V.60. P. 121-131.

202. Manceau A., Boisset M.C., Sarret G., Hazemann J.L., Mench M., Cambier P., Prost R. Direct determination of lead speciation in contaminated soils by EXAFS spectroscopy//Environ. Sei. Technol. 1996. V. 30. P. 1540-1552

203. Matera V., Le Hecho I. In: Heavy Metals Release in Soils / Ed. by H.M. Selim, D.L. Sparks. Boka Raton, FL: Lewis Publishers. 2001.

204. Mcbride M.B. Reactions controlling heavy metal solubility in soils // Adv. Soil Sei. 1989. V. 10. P. 2-47.

205. Migon C., Caccia J.L. Estimation of anthropogenic and natural heavy metals in the Northwestern and Mediterranean rain water and total atmospheric deposition // Chemosphere. 1993. V. 27. Issue 12. P. 2389-2396.

206. Mohr H.D. Schwermetallgehalt von Wurzel und Sprodorganen der Rebe nach. Dungung mit Mull- Klarsclamkom-post // Z. Pflanzenernahr und Bodencunde. 1980. Bd.l43.H.2.S. 129-139.

207. Mok W.M., Wai C.M. Mobilization of arsenic in contaminated river waters // Arsenic in the environment / Eds. J.O. Nriagu. Wiley: New York. V. 26. P. 99117.1994

208. Mok W.M., Wai C.M. Arsenic in the Environment . Part 1: Cycling and Characterization / Ed. by J.O. Nrigau.- New York.: John Wiley & Sons. 1994

209. Morel J.-L. Bioavailability of trace elements to terrestrial plants // Soil eco-toxicology. Ed. by J. Tarradellas, G. Bitton, D. Rossel. Boca Raton: CRS Press. 1997. P. 141-179.

210. Morel J.-L., Mench M., Guckert A. Measurement of Pb, Cu, and Cd binding with mucilage exudates from maize (Zea mays L.) roots // Biol. Fértil. Soils. 1986. V.2. P.29-34.

211. Morselli L., Olivieri P., Brusori B., Passarini F. Soluble and insoluble fractions of heavy metals in wet and dry atmospheric deposition in Bologna, Italy // Environ. Pollution. 2003. V. 124. Issue 3. P. 457-469.

212. Nerin C., Domeño C., Garcia J.I., et al. Distribution of Pb, V, Cr, Ni, Cd, Cu and Fe in particles formed from combustion of waste oils // Chemosphere. 1999. -V. 38 (7).-P. 1533-1540/

213. Nriagu J.O. Global inventory of natural and anthropogenic emissions of trace metals to the atmosphere // Nature. 1979. - V. 279. - P. 409-411.

214. Paktung D., Foster A., Laflamme G. Speciation and characterization of arsenic in Ketza River mine tailings using X-ray adsorption spectroscopy // Environ. Sci. Technol. 2003. V. 37. P. 2067-2074.

215. Peris M., Recatalá L., Micó C., Sánchez R., Sánchez J. Increasing the knowledge of heavy metal contents and sources in agricultural soils of the european mediterranean region // Water Air Soil Pollut. 2008. V. 192. P. 25-37.

216. Prasad M.N.V., Freitas H. Metal hyperaccumulation in plants biodiversity prospecting for phytoremediation technology // Electron. J. Biotechnol. 2003. V.6. P. 275.

217. Presley B. J., Taylor R.J., Boothe P.N. Trace metals in Gulf of Mexico oysters // Sci. Total Environ. 1990. - V. 97/98. - P. 551-593.

218. Rauser W.E. Phytochelatins // Ann. Rev. Biochem. 1990. - V. 59. - P. 61.

219. Roussel C., Brill H., Fernandez A. Arsenic speciation: involvement in the evaluation of environmental impact caused by mine wastes // J. Environ. Qual. 2000. V. 29. P. 182-188.

220. Salt D.E., Blaylock M., Kumar N.P.B.A. Dushenkov V., Ensley B.D., Chet I., Raskin I. Phytoremediation: A novel strategy for the removal of toxic metals from the environment, using plant. // Biotechnology. 1995. V.13. P. 468-474.

221. Santilan-Medrano J., Jurinak J.J. The chemistry of lead and cadmium in soil; Solid phase formation. Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 1975, vol.39, N5.

222. Smith S., Naidu R., Alston A.M. Arsenic in the soil environment: A rewire // In: Ed. By D.L. Sparksd // Advanced Agronomy. -San Diego, CA: Academic Press. 1988 V. 64. P. 149-195.

223. Sposito G. The surface Chemistry of Soils. New York: Oxford University Press. 1984

224. Stevenson F.L. Stability constants of Cu, Pb and Cd complexes with humic acids //Soil Sci. Soc. Am. J. 1976. V.40.

225. Stewart J., Smith E.S. Some relations of arsenic to plant growth.- Soil Sci., 1922, vol.14.

226. Swaine D.J. Lead in the environment.- Journal and proceedings, Royal Society of New South Wales, vol.3,1978.

227. Thanabalasingam P., Pickering W.F. Arsenic sorption by humic acids // Environ. Pollut. -Ser. B. 1986. V.12. P. 233-246.

228. Woolson E.A. Arsenic phytotoxicity and uptake in six vegetal crops // Weed Sci. 1973. V.21.P. 524-527.

229. Woolson E.A., Axley J.H., Kearney P.S. The chemistry and phytotoxity of As in soils. Contaminated field soils.- SSSAm. Proc., 1971, vol.35, N6.

Информация о работе

Адимале Фелисьен
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург, 2011
ВАК 03.02.13

Диссертация

Накопление As и Pb растениями амаранта из дерново-подзолистой почвы и солонца гидроморфного - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы