Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Накопление тяжелых металлов овощными культурами в зависимости от концентрации в субстрате и обеспеченности растений макроэлементами

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Накопление тяжелых металлов овощными культурами в зависимости от концентрации в субстрате и обеспеченности растений макроэлементами"

РГ6 ОД

- 7 ШОН ПСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ДЖАНЧАРОВ Турмушбек Мурзабекович

НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

ОВОЩНЫМИ КУЛЬТУРАМИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ В СУБСТРАТЕ И ОБЕСПЕЧЕННОСТИ РАСТЕНИЙ МАКРОЭЛЕМЕНТАМИ

Специальность 06.01.04 — агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор, академик РАСХН Б. А. Ягодин.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук В. Ф. Ладонин; кандидат биологических наук Н. Г. Ра-кипов.

Ведущая организация — Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства.

Защита состоится «23>» . у-М^Н-Р-^ .... 1993 г.

.и

в «АД-» часов на заседании специализированного совета К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Мооква И-550, ул. Тимирязевская, 49.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « »........ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических нау"

М. В. Вильяме

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Увеличение загрязиеаия окружающей среда техногенными выбросами привело к тему, что значительные площади посева сельскохозяйственных культур подвергаются воздействию токсичных веществ, что сопровождается ухудшением качества продукции, снижением продуктивности растение.

Рост концентрации тяжелых металлов в окружающее среде способствует увеличению их содержания во всех компонентах экосио-теш, передвижению по трофической цэпи. Ряд тяжелых металлов обладает кумулятивным эффектом, канцерогенным действием. В связи в этим остро стоит вопрос об изучения подвижности тяжелых металлов в почве* закон омерностев их поступления и аккумуляции в растениях*

В последнее время все чаще возникает опасность получения тродукдаи сельского хозяйства с избыточном содержанием ряда тя* келых металлов.

Овощные растения, в силу большей вариабельности концэн»ра-даи. химических элементов, являются основный и наиболее опасным источником поступления тяжелых металлов, в организм человека.

Имеющиеся в научное литературе данные ещене полностью раскрывают влияние тяжелых металлов на растения, отсутствуют зидовые и сортовые характеристики овяцныхкультур по реакции на 5агрданевяе тяжелыми металлами.

Цель и задачи исследования» Шды> данное работы явилось 13ученка аккумуляции тяжелых металлов некоторыми овощными куль-гурами в зависимости от концентрации воубстрате и .обеспечен-¡ости растений.макроэлементами, измэнчгводти элементного химв-16СК0Г0 состава растения. - ; " ;

В задачи исследования входило:

1. Шявить реакцию изучаемых овощных культур на аагрязнв' ние 'почвы и тепличного грунта кадмием и свинцом.

2, Определить размер аккумуляции кадмия и свинца в редис и салате в зависимости от концентрации их в субстрате и уровн минерального питания.

. 3. Определить влияние разных доз основных удобрение и за рязнения грунта кадмием на элементный химические состав изуча емых овощных культур.

4. Изучить изменчивость элементного химического состава овощных культур в зависимости от условие минерального питания

Научная новизна работы. Ваервне в опытах на тепличном грунте изучено влияние различных кондентраций кадаия и свинца на их накопление в салате а редисе, выявлена реакция ряда овс •них культур на загрязнение грунта кадакем. Установлена сущест венная зависимость концзнтрадеи биогенных (медь, кобальт) и токсичных (свинец, никель, хром) элементов в растениях от содержания кадмия в грунте. Шявлены значительные видовые разлг чая овощных культур по накоплению кадмия, а также по вариабе; а ости концентрации ряда микроэлементов и тяжелых металлов.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты иси дования по накоплению кадаия и свинца в овощных культурах в г висимости от концентрации в субстрате и уровня минерального [ гания, а такие материал об изменчивости элементного химичесш состава растений могут быть использованы при разработке прие» получения более чистой продукции, при оценке влияния загрязн< ния грунта и почвы тяжелыми металлами на аккумуляцию #х в пр| дукции, расширяют имеющиеся теоретические представления о по; дении кадаия и свинца ё системе почва-растение. Теоретическое

цэакйческое значение имеют такке данные о влиянии кадмия на аккумуляцно в растениях биогенных и токсичных элементов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на оседаниях кафедры агрохимии ТСХА, па научной конференции моло-щх ученых и специалистов ТСХА в июне 1992 г.

Структура и об^ем р$?оты. Диссертация состоит из введения, зазделов обзора литературы, разделов экспериментальное части, )бщих выводов, списка литературы { 1УЗ наименований, в т.ч.Н^Ь шостранных) и приложений ( ЛЬ таблиц). Работа изложена на HS" зтраницах машинописного текста, содержит таблиц и Т-рисун-сов.

Объект и методе исследования. Исследования проводились в [990-1992 гг. на кафедре агрономической и биологической химии DOXA и на опытное станции овощеводства ТСХА. Почва и грунт, ис-гользуемые в опытах, имели реакцию среда, близкую к нейтральной, сарактеризовались высоким содерканием фосфора и калия, избыточна - свинца, цинка и кадмия. В качестве опытных культур вырастали в мелкоделяночных опытах репу сорта Петровская, столовую ¡векду сорта Двусемянка; в вегетационных опытах - редис сорта •анний красный и салаг сорта Московский парниковый.

Повгорность в опытах: в мелкоделяночных - 4-кратная, веге-■адаонных - 6-8-кратная. Расположение делянок в опытах рендоми-ированное. •.''.•-

Основные-удобрения вносили в вегетационных опытах из расче-•а 50 мг К, 35 мг PgOg, 100 мг К20/кг грунта (минимальные дозы) юд редис и 100 мг: я, 70 мг Р2О5. 200 мг К20/кг грунта - под ¡алат. В последействии общим фоном вносили азот из расчета 100 it/кг грунта. В мелкоделяночных опытах дозы удобрения составля-и 40Л60Р601С (минимальные дозы) и в 1,5 и 2 раза больше. Тякё-

лые металлы (кадмий и свинец) вносили в вегетагронных опытах из расчета 5, 10, 15 , 20, 25 мг элемента на I кг грунта, в мел-кодаляночном - 10 мг Сс1/кг.

Закладку, посев, уход и учет урожая в вегетационных опыта: проводили по общепринятой методике. В'один вегетационный перио, делали 2 посева редиса и салата (ранний и поздний).

' В растительных образцах определяли содержание макроалемен тов: азота, фосфора, кадия - общепринятыми методами, микроэлементы и тяжелые металлы - после сухого озоления на атомно-аб-сорбцаонном спектрометре " feffc-n Содержание микроэле-

ментов и тяжелых металлов в почве и грунте определяли в вытяк-ке I h.HGI атомно-абсорбционным методом, агрохимические показа теди - по общепринятым методикам.

; РЕЗУЛЬТАТЫ ИСОЩОВАНИЙ

I,. Реакция овощных культур на загрязнение грунта и почвы тяглыми металлаш ■

Улучшение обеспеченности овощных культур макроэлементами сопровождалось ростом продуктивности репы, столовой свеклы и редиса.

Реакция растений на загрязнение субстрата кадмием была не однозначной. При выращивании репы яа тепличном грунте выявлено стимулирующее действие кадмия, наиболее наглядно оно проявилос на фоне без внесения удобрений. Масса стандартных корнеплодов репы возросла под влиянием кадмия практически в 2 раза - с 1,5 до 3,04 кг/м2 (табл. I). В 1991 году этот эффект был менее выра кен. Достоверное увеличение массы корнеплодов под влиянием кад мия было отмечено на первом и третьем фонах HPK, однако оно . со ар об ок да лось накоплением кадмия выше ПДК.*-Увеличение массы

Таблица I

Продуктивность репы сорта Петровская

Вариант опыта Масса стандартных корнеплодов,кг/м2 Масса ботвы кг/м2 Диаметр станд. корнеплодов, мм

сырая сухая сырая сухая

&нтроль 1.58 Т77Б 0.16 ПЛ8 3.95 I7IS 0.36 0712 I

ЮЯЗОРбОК -5он I 1.84 2721 0.18 0720 Ш 0.32 0714 II

Ю*90Р90К -?он П 8.20 2730 0.21 07Z3 4.40 T75I 0.37 Ü7T2 Л

30JÍI20PI20K -}он 1Л 2.80 27Ш 0,23 0721 5.60 Т730 0.48 0713

йнтроль +CcL 3.04 2710 0.26 птИз 5.10 1775 0д42 0717 9

бон I +CdL 2,86 зТш 0.24 ОГэо 5.72 27Í3 8&8 и

5он и +са. 2.61 2,60 0.22 0727 ш 0.81 0716 §3

5он Ш +Со1 2.77 27В5 Q.24 Ü735 5.54 1751 № ев-

шр05 Q.79 0/51

(римечание: Целитель - 1990 г., знаменатель - 1991 г.

тандортных корнеплодов произошло за счет роста среднего диамаг-а. В 1990 г. средний диаметр корнеплодов репн под действием адмия возрос с 56 до 7Г мм.

Растения столовое свеклы более чувствительны к наличию 1 адмия в почве. Цри слабой обеспеченности основными элементами итания (контроль без удобрений) загрязнение почвы кадмием вы-ывало снижение-урсяая корнеплодов. Внесение 1ЕК уменьшало ток-

сичэское действие этого тяжелого металла. Ори внесении кадмия на третьем фоне НРК получена достоверная прибавка урожая корне плодов, за счет увеличения выхода стандартных конеплодов (табл.2).

. Таблица 2

Продуктивность столовой свеклы сорта Двусемянка

Вариант опыта Масса стандартных корнеплодов Отношение

кг/мг • * от -общей оотва

I 1 2 I 2 I Р

Контроль -без удобрений 2,30 1,34 68 33 3,2 2,8

Фон I -40К60Р60К 3,00 2,62 78 . 78 4,0 3,6

Фон П -60К90Р90К 2,58 2,68 '93 : 88 4,3 4,4

фон Ш - ' ■ ' ■ 8ОП2ОР120К 2,68 4,11 85 98 4,4 3,5

ш>05 0,4 8 кг/и2

Примечание: I'-.без-кадмия; 2 - кадмий, 10 мгЛсг,

Цри внесении кадмия в тепличные грунт под редис в вегет£ цюнных опытах явного фитотоксического эффекта, несмотря на I сокие дозы (5, 10, 15 мг СУ_/кг грунта), не наблвдалось (таб; В последействии отмечено снижение продуктивности редисе при внесении кадмия в дозе 5 мг/кг грунта и в дозе 15 иг/кг по ф Ц и Ш. Во второй год последействия, как при раннем, так и пр: поздних посевах редиса токсического действия кадмия не наблю, лооь.

Внесение возрастащих доз.кадмия в грунт.не вызывало.до

Таблица 3

Реакция редиса на возрастающие дозы кадмия (вегетационные опыт 1991 г.)

вариант шита

Масса сырая, г/сосуд

.Еатв.а_

О \ 5 1 . IQ

доза кадмия, мг/кг грунта

Ж

О

3№

10. .115.

Йоятроль -без удобрение

.Фон I - РК

Фон П - ЯРК

«он Ш - 2ЯРК

Контроль + Фон I + *100 фон П + * Фон Ш + «£00

ранний посев

31,8 26,8 37',0 32,1 15,6 13,1 13,5 13,6

42,1 36,1 44,0 40,6 14,5 14,3 16,5 13,6

119 102 Ш 107 39,0 39,4 46,5 30,8

153 170 140 144 60,4 66,2 62,7 55,0

поздний посев (последействие)

98,1 83,8 101 116 87,3 75,8 73,6 84,4

106 79,0 104 107 81,9 80,3 73,5 81,6

127 , 79*3 100 81,4 83,2 79,1 78,2 77,3

123 102 128 72,5 85,6 73,2 75,5 ^9,7

товерныг изменений в накоплении сырод массы салата (табл.4). Содержание сухого вещества в салате раннего посева, начиная с дозы кадмия ¿5 мг/кг грунта возросло на 4<# при одновременном снижении содержания золы. Увеличение накопления сухого вещества в салате от кадмия, наблюдалось а в последействии. Влияние кадмия на содержание сухого вещества в ботве обнаружено и в опыте с репой (табл.1).

Реакция растение салата на загрязнение грунта свинцом зависела от его концентрации в субстрате. При прямом действии накопление сухого вещества в растениях в диапазоне доз свинца 5-25 мг/кг грунта, имело два максимума (табл.5). В последействии при

Таблица 4

Продуктивность салата в зависимости от уровня концентрации кадмия в грунте (вегетационные опыты, 1991

дозы си ,мг/кг грунта

Масса салата, г/расг.

, „РНРЯЯ.

X

сухая

I ' 3

Содержание золы, %

0 144 146 8,78 7,59 18,6 : 15,1

5 138 143 7,73 7,44 .. 19,6 18,7

10 143 - 8,01 - 19,6

15 120 124 10,4 6,82 13,5 20,8

20 129 140 11,2 7,84 13,4 20,7

25 139 160 12,6 8,48 13,3 14,9

ЖР05 28,0 32,0 1,86 1,53 2,0

Примечание: I - ранние посев; 2 - поздние посев.

Таблица 5

Реакция салата на загрязнение грунта свинцом (вегетационные опыты, 1991)

Дрзы Рв ,мг/кг грунта Масса салата, г/раст.

сыоая сухая

I 2 I 2

0 144 146 8,78 7,59

5 136 136. 12,4 7,34

10' 128 139 9,80 6,95

I5 150 .153 '. 10,4 9,49

20 123 91,5 9,10 4,94

.25 129 ■ ■ 32,6 9,30 4,91.

ШР05 : 30,0 • 26,0

Примечание: I - ранний посев;. 2 - поздний посев'

I

позднем посеве дозы свинца 20 и 25 мг/кг грунта оказались токсичными для салата. Накопление сухого вещества в растениях в . этих условиях снизилось в 2 раза.

2. Аккумуляция кадмия и свинца в овощных культурах в зависимости от концентрации их в субстрате и уровня минерального питания

Несмотря на отсутствие визуальных признаков фитотоксичности, повышенные концентрации кадмия сделали овощные культуры непригодными к употреблению в пищу.

Анализ содержания кадмия в овощных культурах показал, что репа, столовая свекла, редис, салат интенсивно аккумулируют этот элемент.

Концентрация кадмия в редисе и салате имела практически линейную зависимость сг содержания его в субстрате (табл.6, рис.1).

Таблица 6

Накопление кадоия в корнеплодах редиса в зависимости от условий минерального питания, мг/кг сухой массы (вегетадаонные опыты, 1991) »

Вариант опыта - - ■ Дозы кадмия, мг/кг сухого грунта

0 5 10 15

ранний посев (действие ШС +СА.)

Контроль 0,70 0,78 1,00" 1,50

'К 0,64 0,86 1,08 1,50

¡РК 0,47 0,44 1,30 1,40

2№РК 0,40 0,46 1,52 1,72

НСР05 для Сс1 0,27

поздний посев (последействие)

КОНТРОЛЬ + 0,22 0,64 1,12 1,18

рк + *юо' 0,27 0,56 1,00 0,85

ЯРК + *100, 0,20 0,79 1,07 1,39

гшс +-#100 . 0,17 0,72 0,78 0,94 *

ШР05-для СЛ. 0, II мг/кг. сухой массы

Рис. I. Накопление кадмия в корнеплодах редиса (А) и в ралаю (В) в зависимости от концзнтрации его в грунте.

I - ранний посев; 2 - поздний посев

Количество кадмия в корнеплодах редиса при внесении 15 мг '-А/кс грунта возросло по сравнению с контролем при раннем посеве в 3 раза (прямое дейотвие) и в 7 {.аз (последействие), при позднем посеве - в 5 раз и превышала пдк в 2,5-3 раза.

Повышенное содержание кадмия в исходном грунте (контроль) привело к избыточному накоплению его в растениях салата - 0,04 мг/кг свежей продукции. Внесение возрастающих доз кадмия сопровождалось аккумуляцией его в продукции в концентрациях, превышающих ПДК в 9-23 раза (табл.7). При внесении 15 мгСА кг/грунта и выше содержание ксенобиотика в салате достигло 4,56-7,60 мг/кг сухой массы.

Таблица 7

Накопление кадмия в растениях салата в зависимости от его концентрации в субстрате

Дозы Сс1, Концентрация Сс|_ , мг/кг массы салата

мг/кг грунта 1991 ^992

СУХОЙ 1 сырой сухой сыоой сухой сырей

ранний посев поздний посев ранний посев

0 0,6 0,04 0,2 0,01 0,4 0,02

5 0,8 0,05 0,6 0,03 1.1 0,06

10 2,0 0,11 0,7 0,04 0,9 0,06

15 4,6 0,40 2,8 0,15 2,4 0,17

20 6,2 • 0,58 3,6 0,20 3,5 0,29

25 7,6 0,69 3,8 0,28 3,9 0,28

ДЦК - 0,03 мг/кг продукции естественной влажности

Макоимальная аккумуляция кадмия салатом наблюдалась при прямом действии,, в последействии она снижалась (рис. I).

Внесенный кадмий накапливался в реле и столовой свекле. Содержание его в корнеплодах репы в оба года исследований было в 2 раза выше, чем на контроле без кадмия (табл.8) и в 3 раза превышало ДНК.

Таблица 8

Концентрация кадмия в корнеплодах репы и столовой свеклы, мг/кг сухой массы (меякоделяночные опыты)

Вариант опыта Репа Столовая све^а

• 1990 , 1991 199? ....

Г г í 1 ? 1 I 1 Z I 2 .

Без удобрения 0,16 0,24 0,43 0,84 0,18 1,27

40Я60Р60К 0,18 0,41 0,64 0,64 сл. 0,92

60Jf9QP90K 0,18 0,35 0,32 0,87 сл. 1,13

•80ÍÍI20PI20K 0,15 0,23 0,44 0,81 0,12 1,22

Примечание; I - без кадмия; 2-е кадмием.

Растения столовой свеклы более интенсивно, чем репа погло щади кадмий. Концентрация кадмия в корнеплодах свеклы при внес нии его в почву возросла яо сравнению с контролем в 9 раз,

В зависимости от степени загрязнения грунта кадмием кон* це ¡¡грация его в продуктивной части ойощных культур варьирует^в значительных пределах: редис (корнеплоды) - 0,02-0,09 мг/кг; . репа (корнеплода) - 0,02-0,04 мг/кг; салат (листья): - 0,02-0,6 мг/кг свежей продукции.

В отличие от кадмия накопление евин да в растениях салата со временем (в последействии) возросло (рис.2). Цри прямом дей ствии концентрация элемента в сухой массе в диапазоне доз 15-2 мг Рв/кг грунта била практически' одинакова, "о на дозе.5 и Ю V

Рв, ыг/кг

Рис. 2. Концентрация свинца в салате в зависимости от .

внесения возрастающих доз свинцэ (А) и кадмия (В) в грунт. . .

■ ^ I - ранний посев, '2 - поздний посев

- таков не, как на контроле. Однако содержание свинца в свежей продукции во всех вариантах с внесением элемента было на уровне ПДК.(габл.Э).

Таблица 9

Накопление свинца в растениях салата (мг/кг сырой массы) в зависимости от концентрации его в грунте

Дозы Рв, мг/кг грунта Т991 1992

ранний посев поздний посев ранний посев

0 0,3? 0,42 0,22

5 0,52 0,58 .' 0,49

Ю 0,47 0,67 0,78

15 , 0,52 0,61 0,42

20 0,56 0,61 1,05

25 0,58 0,53 0,61

ЖР05 0,09 0,10 0,12

ЦДК - 0,5 мг/кг свежей продукции

В последействии концентрация свинца в сухой массе салата возросла, форма кривых накопления в растениях имела два максимума (рис.2). При раннем посеве в 1992 г. содержание свинца в салате в диапазоне доз 5-25 мг/кг грунта было в 2-5:>раз выше, чем на контроле.

Улучшение обеспеченности редиса азотом на контроле без дополнительного внесения кадмия и в варианте с минимальной дозой элемента обеспечило достоверное снижение концентрами кадмия в корнеплодах (табл.10). .

■ Кадмий й свинец имеют различную подвижность в грунте при реакции среда, близкой к нейтральной, о высоким содержанием ор-

Таблица 10

Накопление кадмия £ корнеплодах редиса/[ «г/кг) при различной обеспеченности растений ХРК

Вариант мыта 1990 С991

без Сс1_ без СА СИ, 5 мг/кг гмнта

? 1 2 I 1 3 I 2

Без удобрений 0,70 0,059 0,78 0,062

РК о.еэ о,о7з 0,64 0,033 0,86 0,066

ЯРК 0,42 0,036 0,47 0,033 . 0,44 0,029

21ГРК 0,43 0,025 0,40 0,028 0,46 0,030

Зга . 0,43 0,023

НСР05 0,27 мг/кг

Примечание; I - на сухую массу; 2 - на сырую массу

' Таблица II

Концентрация кадмия и.свинца в грунте после . учета урожая культур раннего посева (1991)

Дозы СУ., Рв мг/кг грунта Кадмий Свинец •

ЕНесено перед посевом мг/сос. салат редис салаг

мг/ сос. % от внес. мг/ сос. % от внес. мг/ сос. % от внес.

0 2,85 — 1,36 - 50,0 _

5 15 10,7 71 12,4 74 60,6 71 /

10 30 24,0 80 ' 23,3 73 71,1 70

15 • 45 31,5 70 35,8 76 72,6 50

20 : во 45,9 77 74,1 40

25 75 52,2 70 78,9 38

ганического вещества. По ле уборки салата и редиса раннего посева 70-80$ внесенного кадмия обнаружено в кислоторастворимой форме .(табл.II), концентрация его в почве при внесении 25 мг/кг грунта в 18 раз больше, чем на контроле. Абсолютное.содержание свинца в грунте практически не зависело от доз внесенного свинца.

3. Элементный химический состав овощных культур

В накоплении биогенных и токсичных элементов проявилась видовая специфичность овощных растений. По содержанию основных элементов (табл. 12) в корнеплодах овощные культуры образуют следующие ряда: ...

азот - репа = редис> столовая свекла; фосфор - столовая свекла» редис >■ репа; калий - редиса репа > столовая свекла.

Таблица 12

Концентрация макроэлементов в овощных культурах, % на сухую массу

Азот фосфор Калий

среднее пределы колебаний среднее пределы колебаний среднее. пределы колебаний

Культура

Редис

Салаг Репа

Столовая свекла

48

3,4 1,3-5,0

1.3-3.0

а- ьт

0^5

.ига 0,6 о,

олз 1^5

Ш Ы'

0,5-0,7 -3,7

ть- и

1.8-6.8 №

2,5-5,6

&Ш

Примечание: Числитель - корнеплода, знаменатель - ботва.

Коацзнтрадая фосфора и калия в корнеплодах и ботве редиса практически одинакова, у столовой свеклы в ботве этих элементов в 2 раза больше, чем в корнеплодах. Содержание калия в ботве репы и свеклы значительно выше, чем в листьях салата.

Анализ содержания микроэлементов и тяжелых металлов выявил разлитую способность изучаемых культур аккумулировать химические элементы. В листьях салата концентрация всех элементов, за исключением меди, значительно выше, чем в корнеплодах редиоа,.репы, столовой свеклы (табл.13).

Таблица 1§

Содержание химических элементов в продуктивной части овощных культур, мг/кг сухой массы

Элемент Редис Репа Столовая Салат

свекла

Си 1,8 4,1 9,0

(0,3-3,0)хх (3,2-7,6) (7,1-10,9)

Рвх 3,4 ' 3,2 4,1

(2,2-4,4) (2,3-5,6) (3,5-4,8)

Ха 50 50 39

(25-82) (19-86) (32-47)

Ш 1,5 1,5 2,2

(0,6-2,9) (1,1-2,0) (1,5-4,2)

СЛ* ' 0,35 0,42 0,25 .

(0,17-0,70) (0,15-0,81) (0,18-0,32)

Со. 1,1 0,7 1,5

(0,6-2,0) (0,6-0,8) (1,2-2,0)

, ' '1,1 0,8 не определяли

(0,4-2,1) (0,6-1,2)

х без внесения элемента в субстрат, ** пределы колебаний.

5,2 (3,0-5,4)

7,4 (4,5-12,5)

76

(56-80)' .

4,9 (2,6-6,2) 0,67

(0,21-0,90)

2,7 .. (0,7-3,7)

5,0 (2,2-6,6)

Большее способность» аккумулировать медь в продуктивной части отличается столовая свекла, меньшей - редис.,Корнеплода редиса и репы содержат практически одинаковое количество свинца, цинка, никеля, различаются по концзнтрагри меди, кадмия, кобальта, хрома. Мэньше всего цинка содержится в .корнеплодах столовой свеклы. Эта культура характеризуется меньшей аккумуляцией кадмия в продуктивное части (при возделывании без внесения кадмия). Влияние возрастапцих концентраций кадмия и свинца на поступление ряда элементов сопровождается значительным варьированием содержания химических элементов б корнеплодах редиса (2-П раз) и листьях салата (2-5 раз). ,

Наибольшей изменчивости в зависимости от условий выращивания подвержено/содержание в продуктивной части овощных культур меди (редис), кадмия (репа, салат, редис), никеля (редис), хрома (редис).

4. Изменчивость элементного химического состава овощных культур в зависимости от условий минерального питания:

Увеличение концентрации кадмия и свинца в растениях вызывало значительные изменения в содержании биогенных и токсичны: элементов в овощных культурах.

Накопление кадмия в салате при внесении возрастащих доз в грунт сопровождалось увеличением аккумуляции свинца (рйс.2). Б среднем иг четырех опытов на максимальной дозе кадмия она была на выше, чем на контроле. В зависимости от года и срс ка посева наблюдается значительное, варьирование концзвтрации свинца в салаге. Максимальной она была при позднем посеве . 1991 г. и минимальной - при раннем посеве 1992 г. . (табл.14)

Та блица 14

Влияние кадоия на аккумуляцию свинца в салате, иг/кг сухоа массы

Дозы СУ. , мг/кг грунта 1991 1 Т992

Iх последействие 2х

2 1 I

0 6,1 8,1 0,9 6,3

5 6,1 7,4 1,4 6,6

6,0 6,5 1,5 7,5

I5 5,6 . 10,6 1,4 7,3 0

20 6,5 10,9 1,4 7,6

25 . 7,8 12,5 1,3 8,5

х кадмий внесен перед посевом; I - ранний посев; 2 - поздний посев.

. Загрязнение грунта свинцом в интервале доз 5-25 ыг/кг привело к изменению содержания в салате меди, никеля'и кобальта, (табл.15),

Таблица 15 .

Влияние свинца на накопление меди, никеля, кобальта в салате, мг/кг. сухой массы

Дозы Ев, мг/кг грунта Си № Со

0 1 0,77 : 0,88 0,72

5 ■'. . 0,80 1,04 1,33

10 , . • 1,07 . 1,19 1,48

15 1.00 . 1,П 1,44

20 , 1,20 . 1,16 1,40

25 1,43 1,44 1,67

нср05 . 0,22 . 0,41 0,21

.0

•

Статистически достоверное увеличение концентрации меди в салате наблюдалось с дозы свинца 10 мг/кг, никеля - при внесении 25 иг Рв/кг грунта, кобальта - во всех вариантах со свинцом. Содержание цинка в салате и редисе практически не зависело от степени загрязнения грунта кадмием и свинцом.

Внесение кадмия в грунт отразилось на аккумуляции других тяжелых металлов и продуктивной части редиса (рис.3). Концентрация свинца увеличилась под действием кадмия в 1991 г. с 2,5 до 3,5 мг/кг, никеля - с 1,7 до 2,9 мг/кг, хрома - с 1,2 до 2,1 мг/кг сухой массы; в 1992 г. - в 2; 2; 3 раза,,соответственно, т.е. влияние кадмия более выражено.

Концентрация цинка в редисе значительно варьировала в зависимости от. условий вегетационного периода (табл.16).

Таблица 16

Содержание цинка в корнеплодах редиса, мг/кг.сухой массы

Посев, год 1озы кадмия . мг/кг грунта

0 1 5 1 10 1

I - 1991 76 80 74 77

2 - 1991 42 48 45 41

I - 1992 25 : .....31 31 30

Примечание: 1-ранний, 2-поздний' посев Таблица 17

Концентрация свинца в корнеплодах и ботве редиса, мг/ы сухой масры

Орган Дрзы- кадмия , мг/кг грунта

0 '5 1 ю ! 15

Корнеплоды Ботва 2,5 4,0 8,1 6,3 4,3 5,3 4,4 4,7 •

Рв, N11. мг/кг сухой масса

^=0,63

п

ец

Рв, , ЫГ/ЕГ оухой м

4

3 . г—

Гй 3 '4

свинец

К=0,98

12 3 4 никель

^О.в?.

О

з

никель

Г' =0,96

12 3 4

хром

^=0,99

Ш

хром

Рис, 3. Содержание свинца, никеля, хрома в корнеплодах редиса в зависимости' от дозы внесенного кадмия - I, 2, 3, 4 -соответствеЕшо, 0, 5, 10, 15 мгСА/кг грунта. А, - поздний посев, 1991; В - ранний посев, 1992.

2

I

Под влиянием кадмия наблюдалось перераспределение свинца между корнеплодами и ботвой редиса. На контроле отношение концентрации свинца в корнеплодах к концентрации в ботве составляло 1:4 (табл.Г7). В вариантах с кадмием содержание свинда в корнеплодах возросло, а в ботве снизилось. На дозе кадмия 15 мг/кг грунта соотношение равно 1:1. .

ВЫВОДЫ

1. Овощные культуры: салат, сорта Московский парниковый, редис сорта Ранний красный, репа сорта Петровская обладают высокой толерантностью к кадмию. При внесении кадмия в дозах

5, 10, 15, 20, 25 мг/кг грунта выраженной фитотоксичности не наблюдалось, однако содержание кадаия в продукции значительно превышало ПДК.

2. Концентрация кадмия в редисе и салате имеет практически линейную зависимость от содержания его в субстрате. При вне' сении возрастающих доз кадаия в грунт количество его в корнепло. дах редиса увеличилось с 0,6 до 1,5 мг/кг, в салате с 0,7 до 7,6 мг/кг сухой, массы. Максимальная концентрация кадмия наблюдалась при прямом действии и превышала 1ЩК в корнеплодах редиса в 3 раза, в салаге - в 23 раза.

3. Внесение кадаия под репу сопровождалось ростом продуктивности культуры (за счет формирования корнеплодог.) большего диаметра) и увеличением накопления кадмия в продукции. На фоне КРК содержание кадмия в корнеплодах превышало ПДК.

4. При накоплении кадмия в салате при раннем посеве в концентрации выше 3-4 мг/кг сухой массы наблюдалось увеличение содержания сухого вещества, снижение содеркайия золы. ..

5. Внесение свинца в дозах 20, 25 мг/кг грунта в.последей-ствгш вызывало снижение продуктивности салата. Масса салата при

этом уровне загрязнения на ЗО/о меньше, чем на контроле.

6. Концентрация свинда в растениях салата при внесении его в грунт.увеличилась при прямом действии с 6,0 до 8,0 мг/кг и практически не зависела от дозы. В последействии она возросла до 14,4 мг/кг и ишла два максимума - на дозб 10 и 20 мг/кг грунта. •

7. Кадмий и свинец имеют различную подвишость в тепличном грунте с высоким содержанием органического вещества ( ISS) ; и реакцией среды, близкой к нейтральной. После учета урожая салата и редиса раннего посева 70-8С$ внесенного кадмия обнаружено в грунте в кислоторастворимой форме (I н.НИ). Абсолютное содержание свинца в грунте в солянокислой вытяжке практически не зависело от внесенного количества и было (в диапазоне доз 10-25 мг/кг грунта) на 7-9 мг/кг выше, чем на контроле.

8. В накоплении и варьировании концэнтравдй макро- и микроэлементов и тяжелых металлов проявилась видовая специфичность

■ овощных культур. Больше всего меди и меньие цинка накапливается в корнеплодах столовой свеклы, корнеплоды репы и редиса содержат практически одинаковое количество свинца, цинка, никеля.

9. Внесение возрастающих доз кадмия в грунт сопровождалось ростом аккумуляции в корнеплодах редиса свинца с 2,2 до 4,3 мг/кг, никеля - с 0,6'до 4,3 мг/кг, хрома - с 0,4 до 2,8 мг/кг сухой массы. Под действием кадмия на 30-5С$ увеличилось накопление свинца в салате. Коэффициент корреляции между дозой внесенного кадмия и концентрацией свинца в салате составляет зависимости от года и срока посева 0,51 - 0,94.

10. Под влиянием кадмия наблюдалось изменение соотношения концентрации свинца в корнеплодах и ботве редиса. На контроле

» оно составляло 1:4, при внесении 15 мгCJu/кг грунта - 1:1.

П. Свинец в дозах 25 мг/кг 'грунта вызывал увеличение концентрации в салате никеля в 1,8, меди - в 1,9, кобальта - в 2,3 рава.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Дасанчаров Т.М. Аккумуляция тяжелых металлов овощными культурами // Депонирована во ШИИГЭЙагропрома. - Д 139/71 ВС-92, РФ Растениеводство. - Л I. - 1993.

2. Ягодин Б.А., Маркелова В.Н., Панферова И.В., Малахова И.П., Джанчаров Т.М. Аккумулядая кадмия овощными культурами в зависимости от условий минерального дигания//йзвестия ТСХА. -П. - 1993.