Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности поступления тяжёлых металлов в растения земляники садовой в условиях техногенного загрязнения

ВАК РФ 06.01.08, Виноградарство

Автореферат диссертации по теме "Особенности поступления тяжёлых металлов в растения земляники садовой в условиях техногенного загрязнения"

ВЕТРОВА ОКСАНА АЛЬФРЕДОВНА

ОСОБЕННОСТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСТЕНИЯ ЗЕМЛЯНИКИ САДОВОЙ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

06.01.08 - Плодоводство, виноградарство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

005571289

5 АВГ 2015

Мичуринск - наукоград РФ, 2015

005571289

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук

Кузнецов Михаил Николаевич

Официальные оппоненты: Антжанова Светлана Дмитриевна,

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, профессор кафедры луговодства, селекции, семеноводства и плодоовощеводства ФГБОУ ВО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия», Абызов Вадим Викторович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории частной генетики и селекции ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений имени И.В. Мичурина.

Ведущая организация: ФГБНУ Всероссийский научно-

исследовательский институт садоводства имени И. В. Мичурина.

Защита диссертации состоится 25 сентября 2015 г. в 11 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.041.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Мичуринский государственный аграрный университет» по адресу: 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, д. 101, корпус 1, зал заседаний диссертационных советов, тел/факс (47545)9-44-12, е-таУ: dissov@mgan.ru.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО « Мичуринский ГАУ» и на сайте www.mgau.ru. с авторефератом на сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации www.vak.ed.gov.ru.

Автореферат разослан 41 2015 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат

сельскохозяйственных наук, доцент '^Г)/ " 3. Н. Тарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется потребностью плодоводства в разработке технологий получения экологически безопасной ягодной продукции при возделывании в условиях повышенной техногенной нагрузки. Исследованиями последних лет показана возможность загрязнения плодов и ягод тяжёлыми металлами (ТМ). при повышенном их содержании в окружающей среде (В. С. Громова (1995), С. М. Мотылёва (2000), Т. В. Сенновская и А. А. Сергиенко (2004), М. Е. Подгорная (2005)).

Земляника - широко распространённая ягодная культура, ягоды которой являются ценным продуктом питания, источником витаминов, минеральных и органических соединений. В то же время по сравнению с другими ягодными культурами, она более чувствительна к загрязнению почв ТМ, поскольку имеет неглубокую корневую систем}', а основное количество ТМ содержится в верхнем горизонте почвы. Земляника широко применяется у садоводов-любителей, садовые участки которых часто расположены вблизи шоссейных дорог и в зоне влияния промышленных центров, где велик риск накопления ТМ в ягодах. В системе защиты промышленных насаждений земляники до настоящего времени применяются ТМ-содержащие препараты. Это говорит о необходимости изучения процессов поступления токсичных элементов в растения земляники и разработки эффективных приёмов, снижающих накопление ТМ в плодах в условиях техногенного загрязнения. Доказанные значительные сортовые различия в микроэлементном составе плодовых и ягодных культур, в том числе земляники (С. М. Мотылек), 2000), позволяют считатьподбор сортов потенциально эффективным приёмом получения экологически безопасной продукции.

Таким образом, для разработки теоретических основ адаптивной технологии выращивания земляники, наряду с разработкой эффективных агротехнических приёмов, является актуальным раскрытие особенностей видовой и сортовой реакции культуры на загрязнение окружающей среды ТМ.

Цель исследований - выявить сортовые особенности поступления и накопления ТМ растениями земляники в условиях техногенного загрязнения и оценить возможности агроприёмов для получения экологически безопасной продукции.

В связи с этим поставлены следующие задачи:

1. Оценить интенсивность и избирательность накопления элементов-загрязнителей биомассой растений земляники.

2. Изучить в условиях техногенного загрязнения сортовые особенности накопления и распределения РЬ, N1, Ре и Си в органах растений земляники (корень, корневище, лист, плод) в зависимости от их физиологической роли в растениях.

3. Оценить эффективность агроприёмов (внесение удобрений, известкование, цеолитизация, подбор сортов) для снижения экологического риска

загрязнения 1М плодов земляники в условиях техногенного загрязнения.

4. Рассчитать экономическую эффективность применения агротехнических приёмов, уменьшающих накопление ТМ в плодах земляники.

Научная новизна исследовании

Впервые в условиях реального техногенного загрязнения в полевых опытах изучены сортовые особенности накопления ТМ в вегетативных органах и плодах земляники садовой и выявлены существенные сортовые различия.

Для культуры земляники показано наличие нескольких механизмов защиты плодов от избыточного накопления ТМ: слабое поглощение загрязнителя из окружающей среды, фиксация элементов в корнях, интенсивное накопление ТМ в листьях.

В условиях техногенного загрязнения проведено сравнение эффективности агроприёмов, снижающих риск накопления ТМ в плодах земляники и показана необходимость сортовой агротехники.

Основные положения, выносимые на защиту:

- поступление РЬ, N1, Ъп, Ее и Си в растения земляники садовой, выращиваемой в условиях техногенного загрязнения, формируется под действием комплекса факторов, важнейшими из которых являются: количество доступных форм элементов, поступающих из окружающей среды, физиологическая значимость и химические свойства элементов, агротехника;

- при выращивании земляники садовой в условиях техногенного загрязнения у различных сортов выявлены разные механизмы защиты плодов от избыточного накопления ТМ: слабого поглощения загрязнителя из окружающей среды, фиксации элементов в корнях, интенсивного накопления ТМ в листьях;

- изученные сорта земляники: Рубиновый кулон. Мамочка, Былинная и Богема проявили неодинаковую отзывчивость на агротехнические приёмы (внесение минеральных удобрений, известкование, цеолитизация) снижающие доступность ТМ растениями.

Практическая значимость

В результате исследований выявлены достоверные сортовые различия в накоплении ТМ плодами земляники, а также разная отзывчивость сортов на агроприёмы, регулирующие мшероэлементный состав плодов. Полученные результаты могут быть использованы при разработке адаптивной технологии выращивания экологически безопасной продукции земляники в условиях техногенной нагрузки.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались: на региональной межвузовской научно-практической конференции «Использование генетических ресурсов сельскохозяйственных растений в современном земледелии» (ОГАУ, Орёл, 2012), на Международной научно-практи-

ческой конференции «Интенсификация сельского хозяйства в условиях становления рыночных отношений» (Елец, 15-17 мая 2012 г., ЕГУ); были представлены в виде постерных сообщений: на Международной научно-практической конференции «Совершенствование сортимента и технологий возделывания плодовых и ягодных культур» (27-30 июля 2010 г.. Орёл, ВНИИСПК), на международной научно-практической конференции «Современные сорта и технологии для интенсивных садов» (16-17 июля 2013 г.. Орёл, ВНИИСПК).

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 в рецензируемых изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций к производству. Работа содержит 20 таблиц, 8 рисунков и 5 приложений. Список литературы включает 166 наименований, из них 47 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Обзор литературы

В обзоре литературы показано значение культуры земляники садовой, проблема загрязнения плодовой продукции ТМ. источники поступления ТМ в окружающую среду. Рассмотрены основные факторы, влияющие на посту пление ТМ в растения, их транспорт и распределение по органам. Отражены известные к настоящему времени видовые и сортовые особенности накопления ТМ плодовыми и ягодными культурами. Дан сравнительный анализ агротехнических способов снижения поступления ТМ в растения.

Глава 2. Объекты, условии н методика проведения исследований

Диссертационная работа выполнена в Федератьном государственном бюджетном научном учреждении Всероссийском научно-исследовательском институте селекции плодовых культур (ФГБНУ ВНИИСПК). Исследования проводились в лаборатории агроэкологии и на опытном участке в н.п. Большое Думчино Мценского района Орловской области в 2006 -2013 гг.

Участок для исследований выбран ввиду близкого его расположения (на расстоянии 800 м) от крупного отвала отходов предприятия по переработке лома цветных металлов. Валовое содержание ТМв почве опытного участка: Си - 69 мг/кг (1,1 ОДКвал), №39,9 мг/кг (на уровне ОДКвм), -65,8мг/кг (0,6 ОДК„,п), РЬ - 29,1 (0,45 ОДКвм). Содержание подвижных форм цинка и никеля превышает предельно допустимый уровень в 30% образцов. Величина показателя рекомендуемого для комплексной оценки полиэлементного загрязнения (Сает, 1999), составила 13,75. Такие почвы, согласно нормативным требованиям, нуждаются в мероприятиях по снижению доступности токсикантов для растений.

Почва опытного участка - светло-серая лесная среднесуглинистая. Почвообразующая порода - лессовидные суглинки. Агрохимическая характеристика почвы: рНКс1 - 5,4; содержание подвижного фосфора - 34,4 мг/100 г почвы; обменного калия - 49,9 мг/100 г почвы; содержание гумуса 3,4 %; НП!Лр 3,0; обменного кальция - 9,9 мг-экв/100 г почвы и магния - 4,4 мг-экв/100 г почвы.

С целью изучения сортовых особенностей накопления ТМ в растениях земляники и оценки эффективности агротехнических приёмов, снижающих доступность ТМ растениям в 2006 г. был заложен опыт с четырьмя сортами земляники: Рубиновый кулон, Богема, Былинная и Мамочка.

Схема опыта: 1. контроль (без удобрений); 2. NпоР^Ку,,; 3. Цеолит-содержащая порода (ДСП) 15 т/га; 4. ДСП 25 т/га; 5. Ы^Р<л)КсХ, + ДСП 15 т/га; 6. МдоРэоКдо + ДСП 25 т/га; 7. известь 2 т/га. Опыт заложен в 3-х кратной повторности. Расположение вариантов по делянкам - рендомизиро-ванное. Схема посадки земляники 80 X 20 см. Количество растений на делянке - 10 шт. Площадь делянки - 1,6 м2.

Выбор доз удобрений и извести обусловлен рекомендациями («Система производства...» ВСТИСП, 2005). ДСП и известь вносили однократно перед посадкой в слой почвы 0-20 см. В опыте была использована цео-литсодержашая порода (ДСП) Хотынецкого месторождения Орловской области. Минерологический состав цеолитсодержащей породы клинотип-тилолит 34%, морденит 4%, кристабаллит 28%, кальцит 5,4%, монтмориллонит 12%, слюда 1%, кварц 16%.

Минеральные удобрения вносили ежегодно рано весной в виде аммиачной селитры, двойного суперфосфата и сульфата калия.

Образцы почвы для агрохимического анализа отбирались осенью по окончании 1-го и 2-го периодов вегетации. Содержание ТМ в почве определялось по окончанию 2-го периода вегетации (2007 г.).

Для изучения сортовых особенностей накопления и распределения ТМ в 2007 и 2008 гг. в фазу плодоношения отбиратись целые растения изучаемых сортов на контрольном варианте и на фоне ^„Р^Ко,,. Растительные образцы фиксировались и далее в отобранных растениях в 20092013 гг. определялось содержание ТМ по органам: корень, корневище, лист (черешок и листовая пластинка), плод.

Для оценки эффективности агроприёмов, снижающих поступление ТМ в растения, в 2007 и 2008 гг. отобраны и зафиксированы образцы для анатиза содержания ТМ в плодах по всем вариантам опыта. Анализ проводился в 2009-2013 гг.

Учёт урожайности и определение средней массы ягоды проводились согласно «Методике сортоизучсння плодовых и ягодных и орехоплодных культур (Орел, 1999).

Содержание ТМ (Pb. Ni. Zn. Fe и GO в растительных пробах определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по МУК 4.1. 053-96 и «Методическим рекомендациям по определению РЬ и Ni в органах плодовых растений» (Мотылева, Кузнецов, 2009).

Техника отбора проб почвы соответствует требованиям ГОСТ 174.3.01-83 и МУК по определению ТМ в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства (ЦИНАО, 1992).

Агрохимические показатели почвы определяли по следующим методикам: рНксь - потенциометрически (ГОСТ 26483-85); гидролитическая кислотность по Каппену (ГОСТ 26212-91); содержание подвижного фосфора и обменного калия в почвенных вытяжках по Чирикову (ГОСТ 2620484); сумма обменных оснований кальция и магния трилономстрическн (МРТУД968); определение гумуса по метод}' Тюрина (ГОСТ 26213-84).

Содержание в почве подвижных форм Pb. Ni, Zn и Си (в вытяжке ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8) определено методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по МУК 4.1. 053-96 и «Методическим рекомендациям по определения подвижных форм меди» (Мотылева, Кузнецов и др., 2009). Валовое содержание Pb. Ni. Zn. Fe и Си - рентген-флуоресцентным методом.

Полученные в результате исследований данные обрабатывали статистическим методом дисперсионного анализас помощью программы (TVA) и пакета программ Microsoft Exel.

Глава 3. Особспности накопления РЬ, Ni, Zn, Fc и Си вегетативными оргапами н плодами земляннкн садовой в условиях техногенного загрязнения

3.1 Оценка состояния ТМ в системе «почва - растение» при выращивании земляники в условиях техногенной нагрузки

Для всех изучаемых сортов был проведён расчёт комплексных показателей, характеризующих состояние ТМ в системе «почва-растение» (таблицы 1 и 2). Коэффициент биологического поглощения (А* или КБП), представляет собой отношение содержания элемента в золе растений к его валовом}' содержанию в почве (А. И. Перельман, 1989). По величине КБП химические элементы делятся на 2 большие группы: «элементы биологического накопления» - КБП > 1, и «элементы биологического захвата» -КБП < 1. Первая из этих групп далее подразделяется на элементы энергичного накопления (КБП=100хп) и элементы сильного накопления (КБП=10хп). Вторая группа делится на элементы среднего биологического захвата (КБП=П... 0,1 п) и элементы слабого захвата (КБП=0,0 In... 0,001 п).

В условиях реального техногенного загрязнения, рассчитанные для разных сортов земляники КБП Pb, Zn и Си отличались от среднего уровня, предлагаемого А. И. Перельманом (таблица 1).

Элемент Сорт

Рубиновый кулон Мамочка Былинная Богема

РЬ 0.38 1.95 1.10 0.35

N1 0.16 0,10 0,11 0.15

гп 0,10 оло 0,11 0.28

Ее 0,001 0,001 0,002 0.002

Си 1,14 0.91 1,29 0,88

По величине КБП Си для всех изучаемых сортов земляники была элементом сильного поглощения, что вполне согласуется с её ролью основного загрязнителя в изучаемой агроэкосистеме. Также элементом сильного поглощения для сортов Мамочка и Былинная оказался РЬ. Для сортов Богема и Рубиновый кулон РЬ - это элемент среднего биологического захвата. Ъ\\ в нашей экосистеме из категории элементов сильного накопления переместился в класс элементов среднего биологического захвата. Также для всех сортов элементом среднего биологического захвата был N1. Ре, не являющееся элементом-загрязнителем,в соответствии с общими закономерностями распределения элементов в биосфере, для всех сортов земляники было элементом слабого и очень слабого захвата. Более низкое значение КБП Ъп, в сравнении со средним уровнем, может быть как видовой особенностью культуры земляники, так и результатом конкурентных взаимоотношений с другими ТМ.

Считается, что определение содержания в почве подвижных форм ТМ даёт наиболее объективную оценку загрязнения (Зырин, 1983 и др.). В связи с этим состояние ТМ в системе «почва - растение» часто оценивают при помощи коэффициента усвоения (КУ).

Коэффициент усвоения (КУ) представляет собой отношение содержания элемента в золе надземной части растения к содержанию в почве доступных растению форм. Он характеризует интенсивность поступления ТМ в растения. В своих расчётах КУ мы использовали данные о составе золы листьев земляники.

Величины КУ для Ъх\ и Си соответствуют соотношению концентраций подвижных форм этих элементов в почве и уровням накопления элементов листьями. Наиболее интенсивным поступлением биогенных элементов в надземную часть растения отличается сорт Былинная.

Значения коэффициентов усвоения показывают что, несмотря на наличие барьеров в корнях растений, интенсивность поступления РЬ из почвы в надземную часть растений земляники у всех изучаемых сортов на порядок выше, чем других ТМ (таблица 2).

Элемент Сорт

Рубиновый КУЛОН Мамочка Былинная Богема

РЬ 22.53 54,93 48.77 11,93

№ 2,11 3.26 3.26 4,29

гп 1.04 0.78 7.91 1,65

Ее 4,99 5.35 7.15 7.35

Си 5.98 5.42 7.04 5.10

В то же время при валовом содержании № в почве на уровне ОДКвал интенсивность поступления N1 у всех сортов на порядок ниже.

Полученные нами результаты дают возможность предположить, что при одновременном поступлении РЬ и N1 из почвы и из атмосферы культура земляники в целом лучше защищена от накопления №, а риск накопления РЬ в плодах выше. Высокий риск поступления РЬ в плоды земляники важно учитывать, так как этот элемент является одним из наиболее распространённых загрязшггелей в почвах населённых пунктов, а земляника - одна из самых популярных культур на приусадебных участках.

3.2 Распределение ТМ по органам растении Для каждого металла(РЬ, N1, Ре и Си) мы наблюдали характерную картин}', особенности которой зависели от физиологической значимости элемента, его химических свойств и уровня техногенной нагрузки. В то же время имели место существенные сортовые различия и значимое влияние агрофона (таблицы 3-6).

Свинец (РЬ). По среднем}' уровню накопления РЬ во всех органах изучаемые сорта земляники существенно различались: Рубиновый кулон и Богема содержали соответственно 0,344 и 0,428 мг/кг сух.в-ва, а у сортов Мамочка и Былинная этот показатель был достоверно выше (соответственно 0,648 и 0,651 мг/кг) (таблица 3). Эти группы отличались и особенностями накопления элемента в отдельных органах. У сортов Рубиновый кулон и Богема минимальная и максимальная концентрация РЬ в органах растения различались в 2,5 раза, а у сортов Мамочка и Былинная это различие гораздо больше (4 и 11 раз соответственно).

На фоне невысокого содержания подвижных форм РЬ в почве (0,05 ПДКпОДВ), постепенное снижение концентрации РЬв ряд}' «корни-корневшца-листья-плоды» наблюдалось только у сорта Богема. У сортов Мамочка и Былинная листья содержат достоверно больше металла (в 3...4 раза), чем корни, что может быть связано с дополнительным фолиар-ным поглощением РЬ из атмосферы. Также можно предположить, что данные сорта по физиологическим особенностям транспорта и накопления РЬ ближе к группе растений-аккумуляторов, для которых характерно более интенсивное поступление элемента по сосудистым пучкам и накопление его в клетках эпидермы листьев и побегов.

Фактор А (Сорт) Фактор В Фактор С (arpo фон) ХА XAB ХВ

(органы растения) Без удобрений N90P90K90 нсра0>05-0,10 ИСРАВ№= 0,23 НСР Во,05-0,11

Корни 0,369 0,521 0,445

« Корневища 0,195 0,162 0,178

Рубиновь кулон Черешки листьев 0,199 0,526 0,344 0,362 Корни 0,485

Листовые пластинки 0,499 0,332 0,415

Плоды 0,199 0,434 0,316

Корни 0,695 0.378 0,536 Корне-

Корневища 0,178 0.374 0,276 вища

о Черешки листьев 0,543 1,651 0,648 1,097 0,244

а £ Листовые пластинки 0,594 1,419 1,006 Черешки

Плоды 0,214 0,434 0,324 листьев

Корни 0,502 0,288 0,395 0,868

и Корневища 0,110 0,146 0,128

Черешки листьев 0,786 2,029 0,651 1,407 Листовые

а л из Листовые пластинки 1,211 1,286 1,248 пластпп- К11

Плоды 0,152 0,177 0,164 0,748

Корни 0,610 0,526 0,567

Корневища 0,492 0,302 0,397

« ó — Черешки листьев 0,907 0,312 0,428 0,609 Плоды

Листовые пластинки 0,389 0,262 0,325 0,261

Плоды 0,303 0,177 0,240

X с НСР0 05= 0,07 0,457 0,586

НСР ВС0.05= 0,16 НСР АС0.05= 0,14 НСР АВС0.05= 0,32

Примечание: X А - среднее по фактору А (среднее содержашге элемента во всех органах растения данного сорта); X В - среднее содержание элемента и органе у всех изучаемых сортов; Хс - среднее содержание элемента в органах всех сортов на данном агрофоне, X АВ - среднее но двум агрофонам содержание элемент в органах данного сорта.

В среднем для четырех изучаемых сортов, наименьшее содержание РЬ было в корневищах и плодах земляники (0,244 и 0,261 мг/кг сухого в-ва соответственно). Наибольшее содержание - в черешках листьев (0,868 мг/кг) и листовых пластинках (0,748 мг/кг) (таблица 3).

В нашем опыте накопление ТМ в органах растений земляники изучалась на двух агрохимических фонах - неудобренном и при внесенииИхРэоКдо. Средний уровень накопления РЬ во всех органах был достоверно выше на фоне N90P90K90 (таблица 3). Более высокое значение этогоусреднённого показателя было получено преимущественно за счёт увеличения содержания РЬ в черешках листьев у сортов Рубиновый кулон,Мамочка и Былинная. А у сорта Богема при внесении удобрений содержание РЬ в черешках листьев и плодах было достоверно ниже, чем на неудобренном фоне, также наблюдаюсь тенденция к снижению концентрации РЬ в других изучаемых органах.

У трёх других сортов, наряду с возрастанием содержания элемента в черешках листьев на фоне N90P90K90, отмечена тенденция к более высокому содержанию его в плодах. Также достоверно больше РЬ на удобренном фоне содержалось в листовых пластинках у сорта Мамочка. Это позволяет предположить, что при внесении удобрений у сортов Рубиновый кулон, Мамочка и Былинная усиливался поток РЬ из корней в надземные органы, а у сорта Богема наоборот - снижатся.

Никель (Ni). Ni был распределён в растениях более равномерно, чем РЬ. В среднем для четырёх изучаемых сортов, наименьшее содержание Ni было в корневищах и черешках листьев (соответственно 0,076 и 0,079 мг/кг сух. в-ва), наибольшее - в плодах (0,149 мг/кг сух. в-ва) (таблица 4).

Валовое содержание Ni в почве опытного участка в 1,3... 1,7 раз больше, чем РЬ, а содержание подвижных соединений в 3 раза больше. При этом все изученные сорта в среднем по растению содержаш Ni в 3.. .6 раз меньше, чем РЬ (таблицы 3 и 4).

Среди четырёх изучаемых сортов наименьший средний уровень накопления Ni во всех органах был у сорта Рубиновый кулон (0,055 мг/кг сух.в-ва). Наибольший - у copra Богема (0,139мг/кг сух.в-ва) (таблица 4). Несмотря на такие различия, по характеру распределения Ni по органам, эти два сорта можно отнести к типу аккумуляторов - концентрация Ni возрастает в ряду «корни-корневшца-листья-штоды»(таблица 4).

У двух других сортов наблюдался иной характер распределения Ni по органам. Сорт Мамочка отличатся ярко выраженной фиксацией Ni в корнях (до 0,355 мг/кг сух. в-ва на неудобренном фоне). Содержание элемента во всех других органах у этого сорта было существенно ниже (таблица 4). Сорт Былинная, из всех изучаемых сортов, имел наиболее равномерное распределение Ni в растении, однако у этого сорта тоже можно отметить тенденцию к накоплению элемента в корнях.

Фактор А (Сорт) Фактор Б (органы растения) Фактор С (агрофон) ХА XAB ХВ НСРВ0)05 = 0,02

Без удой-рсмип N90P90K90 НСР АО,О5= 0,02 НСР АВ0,05 = 0,04

Корни 0,024 0,020 0,022

Корневища 0.047 0,025 0,036

11 Черешки листьев 0,076 0,044 0,055 0,060 Корни 0,125

Я Й> о в ¡5? Листовые пластинки 0,035 0,044 0,040

Плоды 0,073 0,160 0,117

Корни 0,355 0,149 0,252 Корне-

Корневища 0.054 0.051 0,053 вища

§ в Черешки листьев 0,035 0,140 0,128 0,088 0,076

а Листовые пластинки 0,046 0,229 0,138 Черешки

Плоды 0,129 0,092 0,111 листьев

Корни 0,109 0,149 0,129 0,079

в Корневища 0,048 0,139 0,094

я Черешки листьев 0,098 0,044 0,114 0,071 Листовые

И Листовые пластинки 0,077 0,164 0,120 пластики

Плоды 0,158 0,149 Г 0,153 0,117

Корни 0,110 0,085 0,097

Корневища 0,167 0,071 0,119

а о и Черешки листьев 0,132 0,068 0,139 0,100 Плоды

и Листовые пластинки 0,181 0,154 0,168 0,149

Плоды 0,271 0,154 0,213

хс НСР005= 0,01 0,111 0,106

НСР ВС0.05= 0,03 НСР АС0 „,= 0,03 НСР АВС0 <*= 0,06

Различия между средними уровнями накопления М на разных агро-фонах были недостоверны (таблица 4). В то же время, содержание № в отдельно взятых органах конкретных сортов могло существенно различаться в зависимости от агрофона. Так на неудобренном фоне минимальное содержание N1 в плодах было у сорта Рубиновый кулон (0,073 мг/кг сух. в-ва), а у сорта Богема - достоверно выше, чем у трёх других сортов

(0,271 мг/кг сух. в-ва). При внесении №»Р9оКуи у первого сорта накопление N1 в плодах существенно увеличилось, а у второго - снизилось, и в результате стало практически одинаковым (0,160 и 0,154 мг/кг сухого в-ва соответственно у Рубинового кулона и Богемы).

У сорта Рубиновый кулон различия в содержании № в вегетативных органах на разном агрофоне были несущественны. А у сорта Богема при внесении Ы^доКдо отмечено достоверное уменьшение концентрации элемента в корнях корневищах и черешках листьев.У двух других сортов при внесении удобрений достоверного изменения содержания № в плодах не наблюдалось, однако, были различия в накоплении N1 вегетативными органами (таблица 4). Так на фоне ЫдоРэоКдо у сорта Мамочка было выявлено достоверное снижение содержания N1 в корнях и возрастание его концентрации в листьях, в сравнении с неудобренным фоном. У Былинной в аналогичном случае достоверно увеличилось содержание элемента в корневищах и листовых пластинках.

Железо (Ре). В опыте наиболее высокий уровень накопления Ре в среднем по органам был у сорта Мамочка (2,936 мг/кг сухого в-ва). Сорта Былинная и Богема содержали Ре достоверно меньше (2,136 и 2,226 мг/кг сух.в-ва соответственно).

В среднем для четырёх изучаемых сортов наибольшее содержание Бе было в плодах (3,979 мг/кг сух. в-ва) и в корнях (3,530 мг/кг сух. в-ва). Корневища и черешки листьев содержали достоверно меньше Бе (2,140 и 2,019 мг/кг сух.в-ва соответственно). И, несмотря на важную роль Ре в процессахфотосинтеза, самый низкий уровеньсодержания элемента имели листья (0.984 мг/кг).

Приведённая выше усреднённая картина накопления Ре органами земляники (преимущественное накопление элемента в корнях и плодах) соответствует характеру распределения Ре в растениях сортов Рубиновый кулон, Мамочка и Богема. Сорт Былинная отличатся повышенной аккумуляцией Ее в корневищах и черешках листьев, а содержание элемента в листьях у этого сорта бьшо наименьшим.

Уровень содержания Ее в плодах сортов Рубиновый кулон и Мамочка (6,006 и 5,115 мг/кг сух. в-ва соответственно) был достоверно выше, чем у сортов Былинная (1,915 мг/кг сух. в-ва) и Богема (2,880 мг/кг сух. в-ва).

У всех изучаемых сортов наблюдатась тенденция к уменьшению содержания Ее в плодах на фоне ^сРзоКдо, по сравнению с неудобренным фоном. Но только у сорта Рубиновый кулон эти различия были достоверны. Также у этого сорта на фоне Н^Р^К.» наблюдалось достоверно более высокое содержание Ре в листовых пластинках, а в корнях - достоверно более низкое. Достоверное увеличение концентрации Ее в листовых пластинках при внесении минеральных удобрений отмечено также и для сорта Богема.

Значительные сортовые различия в накоплении Бе свидетельствуют, что поступление элемента определялось преимущественно потребностью самих растений.

Цинк ^п). У всех изученных нами сортов земляники в условиях опыта плоды содержали существенно (в 4...20 раз) больше Ъх^ чем листья, корневища и корни (таблица 5).

Таблица 5 - Содержание Ъхк в органах земляники садовой в зависимости от

сорта и агрофона, 2007 - 2008 гг. (мг/кг сухого вещества).

Фактор В (органы растеши) Фактор С (агрофон) ХА НСРАо 050,22 ХАВ ХВ НСР В0,05= 0,24

Фактор А (Сорт) Без удобрений МэдРэдКад НСР АВ0,05-0,48

Корни 0,038 0,043 0,041

Корневища 0,432 0,165 0,298

Рубиновый кулон Черешки листьев 0,150 0,152 0,942 0,151 Корни

Листовые пластики 0,207 0,195 0,201 0,078

Плоды 4,377 3,663 4,020

Корни 0,189 0,055 0,122 Корневища 0,435

Корневища 0,428 0,077 0,253

Мамочка Черешки листьев 0,263 0,278 0,679 0,271

Листовые пластинки 0,045 0,185 0,115 Черешки

Плоды 3,726 1,543 2,634 листьев

Корни 0,031 0,040 : 0.036 0,239

Корневища 0,836 0,787 0,812

Былинная Черешки листьев 0Д95 0,425 0,705 0,360 Листовые пластппкц 0,163

Листовые пластинки 0,061 0,266 0,164

Плоды 2,419 1,890 2,154

Корни 0,142 0,615 0,378

Корневища 0,039 0,186 0,113

Богема Черешки листьев 0,171 0,179 0,494 0,175 Плоды

Листовые иласшнки 0,040 0,300 0,170 2,610

Плоды 1,531 1,739 1,635

ХС НСР С0 <>5= 0,15 0,771 0,639

НСР ВС0 05= 0,34 НСР АС0,05= 0,31 НСР АВС0.05= 0,68

Среди четырёх изучаемых сортов наибольший средний уровень накопления 2п во всех органах был у сорта Рубиновый кулон (0,924 мг/кг

сух.в-ва). Сорта Мамочка и Былинная содержали достоверно меньше Zn (0,679 и 0,705 мг/кг сух. в-ва соответственно). Наименьшее среднее содержание элемента во всех органах наблюдалось у сорта Богема (0,494 мг/кг сух. в-ва).Сортовые различия наблюдались и в распределении Zn по органам изучаемых сортов земляники.Заметим фиксация элемента в корнях наблюдалась у сорта Богема, а сорт Былинная накапливал Zn в корневищах. В результате содержание Zn в плодах Былинной и Богемы было в 1,5... 2,5 раза ниже, чем у сорта Рубиновый кулон (таблица 5).

На неудобренном фоне и при внесении N90P90K90 средние уровни накопления Zn во всех органах изучаемых сортов достоверно не различались (таблица 5). У каждого сорта в отдельности также не бьшо достоверных различий в уровнях накопления Zn в вегетативных органах на разномаг-рофоне. В то же время у сортов Рубиновый кулон. Мамочка и Былинная содержание Zn в плодах на удобренном фоне было достоверно ниже, чем без удобрений.

Медь (Си). Биогенный элемент Си в экологических условиях опыта является приоритетным загрязнителем (содержание в почве выше ОДКвал). У всех четырёх сортов земляники наибольшее содержание Си бьшо в корнях (1,820 мг/кг сух. в-ва) и черешках листьев (1,563 мг/кг сух. в-ва), наименьшее - в корневищах (0,512 мг/кг сух. в-ва) и плодах (0,537 мг/кг сух. в-ва) (таблица 6).

Наиболее высокий уровень накопления Си в среднем по растению был у сорта Былинная (1,153 мг/кг сух. в-ва). Сорта Рубиновый кулон и Мамочка имели близкий уровень содержания Си (1,081 и 1,052 мг/кг сух. в-ва соответственно). Сорт Богема отличатся достоверно меньшим накоплением элемента (0,778 мг/кг сух. в-ва).

В плодах больше всего Си было у сорта Рубиновый кулон (0,918 мг/кг сух. в-ва), что бьшо достоверно выше уровней накопления элемента плодами сортов Былинная (0,389 мг/кг сух. в-ва) и Богема (0,205 мг/кг сух. в-ва)- Содержание Си в плодах сорта Мамочка (0,637 мг/кг сух. в-ва) также бьшо достоверно выше, чем у Богемы.

При значительном сходстве общей картины распределения Си по органам всех сортов, сорт Мамочка отличался более высоким накоплением элемента в корнях. Сорта Рубиновый кулон и Былинная содержали достоверно больше Си в листовых пластинках, чем Мамочка и Богема.

Характер распределения Cuno органам земляники в значительной мере был сходен с распределением РЬ (таблицы 3 и 7). Сходство в особенностях распределения РЬ и Си по органам растешш земляники, показывает возможность конкурентных взаимоотношений катионов этих металлов в процессах поступления в растение из окружающей среды и дальнейшего транспорта в растении.

Фактор А (Сорт) Фактор В (органы растешет) Фактор С (агрофон) ХА НСР0)05-0,14 ХАВ НСР0,05-0,31 Хв НСРооз-0,15

Без удобрений ГУ9оР<>|)К9о

Рубиновый кулон Корни 1,781 1,562 1,081 1,672 "" 0,303 Корни 1,820

Корневища 0,335 0,271____ 1,633 0,609

Черешки листьев 1,681 1,657 0,857

Листовые нластинки 1,106

Плоды 1,020 0,815 0,918 Корневища 0,512 Черешки листьев 1,563

Мамочка Корни 2,082 2,393 "" 0,486 " 1,837 1,052 2,238 1,596

Корневища 0,286

Черешки листьев 1,354

Листовые пластинки 0,347 0,469 0,408 "" 0^637

Плоды 0,721 0,554

Былинная Корни 1,651 1,813 1,153 1,732 " 0",600 ~

Корневища 0,556 0,664

Черешки листьев 2,364 1,941 2,153 0,893 Листовые пластинкн 0,649

Листовые пластинки 1,066 0,720 0,420

Плоды Го, 358 0,389

Богема Корни 1,627 1,652 0,778 1,639

Корневища 0,914 0,609 0,762 0,848 0,437 ""0"205"" Плоды 0,537

Черешки листьев 0,412 1,284

Листовые нластинки 0,427 0,448

Плоды 0,205 0,205

Хс НСР005= 0,07 1,951 1,018

НСР ВС0.05= 0,16 НСРАСо 0^=0,14 НСР АВС„ 0,= 0,32

Наблюдалось также важное различие в характере распределения РЬ и Си по органам растения: листья всех изучаемых сортов земляники содержали Си существенно меньше, чем корни. Вероятно, корневое поглощение меди, в условиях опыта, существенно преобладало над фолиарным,

и при этом эффективно действовал физиологический барьер, прснятст-вующийизлшннему поступлению элемента в надземные органы.

Среднее содержание Си в органах земляники на неудобренном фоне было достоверно больше, чем при внесении №лРс,,К9и (таблица 6). Это достоверное различие было получено за счёт более высокого содержания элемента в черешках листьев и листовых пластинках у сортов Рубиновый кулон и Былинная. У сорта Богема, в отличие от трёх других сортов, содержание Си в черешках листьев на удобренном фоне достоверно возросло. Изменение агрофона оказывало противоположное влияние на поступление РЬ в листья земляники (таблица 3). У сортов Рубиновый кулон, Мамочка иБылин-ная усиливался поток РЬ в листья, а у сорта Богема наоборот - снижался.

Полученные данные о содержании ТМ в различных органах растений земляники использованы для сравнительной характеристики особенностей накопления изучаемых элементов каждым сортом (таблица 7). Были рассчитаны транслокационные коэффициенты, характеризующие интенсивность передвижения каждого элемента из корней в плоды и листья растений.

Трапслокационный коэффициент (ТК) рассчитывается как отношение содержания элемента в надземной массе растения к содержанию в корнях (Злобина, 2010). Величина ТК « 1 свидетельствует о фиксации элемента в корнях растений. Если значение ТК ~ 1 - элемент распределён в растении равномерно, ТК » 1 свидетельствует о накоплении элемента в надземных органах. Так как наши исследования направлены на разработку элементов адаптивной технологии выращивания экологически безопасной продукции земляники, мы рассчитывали величины коэффициентов транслокации не в среднем для надземной массы растения, а для листьев и плодов отдельно.

Концентрация ТМ в надземных органах растения определяется не только интенсивностью его переноса. Показано, что у близкородственных видов растений, имеющих аналогичный тип распределения ТМ по органам (гипераккумуляторы либо исключатели), концентрации ТМ в одних и тех же органах при одинаковых условиях выращивания могут различаться в несколькораз (Бакланов, 2011). Поэтому следует учитывать и собственно количество элемента, поступившее в растение из окружающей среды. В связи с этим при оценке сортов мы указываем также средний уровень содержания ТМ в растении каждого сорта (таблица 7).

Сравнение особенностей накопления РЬ, N1, 2п, Ре и Си каждым из 4-х изучаемых сортов земляники показало, что:

- эффективные барьеры, позволяющие снизить поступление РЬ в плоды, имеют сорта Былинная (накапливает РЬ преимущественно в листьях) и Богема (поглощает меньше РЬ из окружающей среды и удерживает его в корнях);

- сорт Мамочка, единственный из 4-х изученных сортов имеет корневой барьер, препятствующий накоплению в плодах N1; также в условиях повышенного содержания № в почве хорошо проявил себя сорт Рубиновый кулон, характеризующийся низким поступлением этого элемента из окружающей среды;

- сорт Богема лучше других сортов защищен от поступления в плоды повышенных количеств и Си, что может быть связано с пониженным поступлением этих элементов из окружающей среды, эффективной работой внутренних барьеров в растении, также для этого сорта возможен эффект «ростового разбавления».

Таблица 7 - Комплексные показатели накопления и транслокации ТМ в растениях земляники, 2007-2008 гг.

Элемент Показатель Сорт

Рубиновый кулон Мамочка Былинная Богема

РЬ Средний уровень накопления, мг/кгсух. в-ва 0,344 0,684 0,651 0,428

ТК (лист) 0.932 1,876 3,159 0,573

ТК (плод) 0,710 0,604 0.415 0,423

Ni Средний уровень накопления,мг/кг сух. в-ва 0,055 0,128 0,114 0,139

ТК (лист) 1,818 0,547 0,930 1,731

ТК (плод) 5.318 0.440 1.186 2,195

Zn Средний уровень накопления, мг/кгсух. в-ва 0,942 0,679 0,705 0,494

ТК (лист) 4,902 0,942 4,277 0,449

ТК (плод) 98,048 21,59 59.833 4,325

Fe Средшш уровень накопления, мг/кгсух. в-ва 2,75 2,94 2,14 2,23

ТК (лист) 0,313 0,151 0,087 0,487

ТК (плод) 4,955 0,927 0,975 1,034

Cu Средшш уровень накопления, ш/к1■ сух. в-ва 1,081 1,052 1,153 0,778

ТК (лист) 0,512 0,182 0,515 0,224

ТК (плод) 0,549 0,284 0,224 0,125

Ни один из изученных сортов не обладал эффективной защитой против накопления в плодах сразу всех исследуемых загрязнителей, воздействовавших на растения в условиях опыта.

Согласно результатам наших исследований, в условиях полиэлементного загрязнения затруднительно подобрать сорт земляники, одинаково хорошо защищенный от накопления в плодах всех загрязнителей. Подбор сортов должен сочетаться с элементами агротехники, снижающими поток ТМ из окружающей среды в растения.

Глава 4. Сравнение агротехнических способов снижении накоплении

ТМ в плодах земляники 4.1 Влияние мелиорантов на содержание доступных растениям форм ТМ в условиях техногенного загрязнения

Из известных в настоящее время способов снижения поступления ТМ в растительную продукцию нами были исследованы такие агроприёмы как цеолитизация и известкование.

В конце второго периода вегетации существенных различий между вариантами по валовому содержанию ТМ в почве не отмечено. Внесение ЦСП оказало влияние на содержание подвижных N1, Ъъ и Си (таблица 8). Эффективность использованных в опыте доз ЦСП зависела от вида металла и агрофона.

Таблица 8 - Содержание подвижных форм ТМ в почве по окончании 2-го периода вегетации (2007 г.)

Вариант РЬ N1 гп Си

1 .Контроль 0.453 1.419 3.923 1.161

2.ЫчоРооКоо 0.694 1,042 7.150* 1,124

З.ЦСП 15 т/га 1,428 1,727 5,191 0,270*

4.ЦСП 25 т/га 0,064 0,395* 2,315* 0,613

5.ЫооРвдКоо +ДСП 15 т/га 0,260 1,210 2.606* 0,363*

6^о0Рр0Ко0 + ЦСП 25 т/га 0.076 0,589* 4.925 0,771

7. Известь, 2 т/га 0.641 1.567 3,751 1,023

НСР о. Рф< Рт 1,002 1,607 0,637

* - различия с контролем достоверны при уровне значимости 5%.

Как на фоне ЫдаРдаКд,,, так и без удобрений - внесения 15 т/га ЦСП было недостаточно для снижения подвижности N1. Достоверное снижение содержания подвижного N1 отмечено только при внесении 25 т/га на обоих агрофонах.

Внесение минеральных удобрений привело к достоверному увеличению содержания подвижного Тх\ в 1.8 раз. Эффективность влияния ЦСП на подвижность Ъ\\ зависела от агрофона. На неудобренном фоне содержание Zn достоверно уменьшилось только при внесении 25 т/га ЦСП. В то же время на фоне ЫдоРдоКда эта доза была неэффективной, а достоверно снижало содержание Zn внесение 15 т/га.

Как на фоне ЫдоРдоКдо. так и без внесения удобрений содержание подвижной Си достоверно уменьшилось при внесении 15 т/га ЦСП, а доза 25 т/га была неэффективной.

Таким образом, использование ЦСП Хотынецкого месторождения в дозах 15 и 25 т/га уменьшило содержание доступных растениям форм М, Си и 7л\. в светло-серой лесной почве при повышенной техногенной нагрузке. А внесение 2т/га извести не привело к достоверному снижению содержания подвижных РЬ, №, 2л\ и Си (рисунок 1).

4.2 Сортовые особенности накопления ТМ в плодах земляники при использовании различных агропрнемов

Изучаемые сорта проявили неодинаковую отзывчивость на использованные в опыте агроприёмы.

У сорта Рубиновый кулон все использованные в опыте агроприёмы достоверно уменьшали содержание РЬв плодах - на 50% и более (таблица 9). Наилучший результат - 10-кратное снижение содержания РЬ - наблюдался в варианте с внесением 15 т/га цеолитсодержащей породы на фоне ЫдоРэсКдо.

Повлиять на накопление № в плодах Рубинового кулона при помощи цеолитизации, внесения минеральных удобрений и известкования не удалось. Причиной этого может быть наблюдавшееся в опыте слабое поступление N1 из окружающей среды в растения этого сорта.

Среди изучаемых сортов Рубиновый кулон отличался наибольшей интенсивностью поступления Ъъ в плоды и листья (таблица 7). Накопление 2п в его плодах не удалось уменьшить при помощи агротехнических приёмов (таблица 9).

Накопление в плодах Рубинового кулона Бе и Си снижатось при внесении ЦСП в дозах 15 и 25 т/га на неудобренном фоне. Увеличение дозы ЦСП в 1,5 раза было неэффективным.

Внесение МэсРэоК» также уменьшало содержание Си и Ее в плодах Рубинового кулона. В то же время при сочетании минеральных удобрений с 15 т/га ЦСП содержание Бе и Си достоверно не отличалось от контроля, а при сочетании с 25 т/га ЦСП было на уровне варианта с внесением одних минеральных удобрений.

Известкование в дозе 2 т/га достоверно уменьшало содержание РЬ и Си в плодах Рубинового кулона, но не оказывало влияния на накопление других элементов.

Поскольку минимальное накопление РЬ, № и Си в плодах Рубинового кулона было при внесении ЦСП, как на удобренном и неудобренном фонах. Цеолитизацию можно считать эффективным агроприёмом, способствующим снижению накопления ТМ в проду кции этого сорта.

В отличие от сорта Рубиновый кулон, использование ЦСП Хотынецкого месторождения не оказывало существенного влияния на содержание ТМ в плодах сорта Мамочка. У этого сорта мы наблюдали положительное действие известкования: достоверно уменьшилось накопление в плодах РЬ (на 34%) и Си (на 42%). Также достоверное уменьшение содержание Си (на 35%) отмечено при внесении Н^РуоКэо (таблица 9).

Вариант РЬ Ni Zn Fe Cu

Рубиновый КУЛОН

1.Контроль 0.053 0.011 0,329 0,546 0,063

г.^оРооКоо 0,020* 0.008 0.208 0,226* 0,041*

З.ЦСП 15 т/га 0.006* 0,016 0,120 0,100* 0,039*

4.ЦС1125 т/га 0.009* 0,008 0,165 0,158* 0,033*

5.ЫооРооКоо + ЦСП 15 т/га 0.005* 0,009 0,237 0,441 0,047

б.ИооРооКоо + ЦСП 25 т/га 0.012* 0.003 0.086 0,209* 0,035*

7. Известь. 2 т/га 0,023* 0.009 0,092 0,432 0,041*

НСР о, 0,010 0.010 0,360 0,280 0,020

Мамочка

1.Контроль 0.032 0,009 0.466 0,531 0,062

2.N90P00K00 0,022 0,008 0,183 0,484 0,040*

З.ЦСП 15 т/га 0,028 0,009 0,377 0,504 0,050

4.ЦСП 25 т/га 0.024 0,008 0,300 0,351 0,044

5.N00P00K00 + ЦСП 15 т/га 0.023 0,017 0,351 0,349 0,064

ó.NoqPoqKoo + ЦСП 25 т/га 0.033 0,007 0.285 0,446 0,054

7. Известь, 2 т/га 0,021* 0.003 0,293 0,298 0,036*

НСР 05 0,010 0.010 0,360 0,280 0,020

Былинная

¡.Контроль 0,012 0.015 0,379 0,739 0,060

2.Ыо0РооКоо 0,018 0.013 0,186 0,164* 0,048

З.ЦСП 15 т/га 0,018 0.007 0.045 0.363* 0,043

4.ЦСП 25 т/га 0.004 0.010 0,353 0,346* 0,052

5^„0Ро0Ко„ + ЦСП 15 т/га 0,016 0,018 0,797* 0,802 0.040

б.МооРооКоо + ЦСП 25 т/га 0,005 0,006 0.213 0,342* 0.056

7. Известь, 2 т/га 0.022 0.012 0,35 0,525 0,047

НСР 05 0.010 0,010 0,360 0,280 0,020

Богема

1 .Контроль 0,072 0.047 0,300 0,268 0,062

2.N00P00K00 0,086 0,036* 0.234 0.261 0,040*

З.ЦСП 15 т/га 0,008* 0.009* 0,286 0.170 0,055

4.ЦСП25 т/га 0,015* 0,006* 0,299 0,38 0,060

5.No0Po0Ko0 + ЦСП 15 т/га 0,022* 0,005* 0,136 0,169 0,045

6.N00H00K00 + ЦСП 25 т/га 0,017* 0,024* 0,198 0,385 0,054

7. Известь, 2 т/га 0,011* 0,014* 0,408 0.209 0,056

НСР 05 0,010 0,010 0,360 0,280 0,020

*- различия с контролем достоверны при уровне значимости 5%

У сорта Былинная внесение ЦСП и минеральных удобрений оказывало достоверное влияние только на содержание в плодах Ре. Исключением был вариант с внесением 15 т/га ЦСП на фоне К-хРугК'л) , где мы на-

блюдали двукратное по сравнению с контролем увеличение содержания (таблица 9).

Сорт Богема, накапливавший в контрольном варианте наибольшие количества РЬ и №, проявил значительную отзывчивость на агроприёмы, уменьшающие поступление ТМ в растения. Достоверное уменьшение содержания РЬ и № в плодах этого сорта мы наблюдали при внесении ЦСП без удобрений и в сочетании с ЫдоРдоКдо, а также при известковании. Наименьшая величина суммарного накопления токсичных элементов была в варианте с внесением 15 т/га ЦСП (таблица9).

При этом большинство использованных в опыте агроприёмов существенно не влияло на содержание в плодах Богемы биогенных элементов Zn, Ее и Си. Исключением был вариант с внесением ЫуоРооКэп, где наблюдалось достоверно более низкое содержание Си.

На основе оценки суммарного накопления ТМ, для снижения экологического риска, загрязнения плодов изучаемых сортов земляники при сходном уровне загрязнения, составе загрязнителей и агрофоне можно предложить использование следующих агроприёмов:

- для сортов Рубиновый кулон и Богема - внесение ЦСП Хотынецко-го месторождения в дозах 15 т/га;

- для сорта Мамочка - известкование в дозе 2 т/га.

Сорт Былинная проявил слабую отзывчивость к химическим методам, уменьшающим доступность ТМ растениям, но, в то же время характеризовался малым суммарным накоплением токсичных элементов. Этот сорт может рассматриваться как перспективный для использования в органических системах садоводства.

4.3. Оценка экономической эффективности агроприёмов, используемые для получения экологически безопасной продукции земляник»

Рентабельность выращивания земляники сортов Рубиновый кулон и Богема во всех вариантах опыта превышала 100 %.

Показатели экономической эффективности для сортов Мамочка и Былинная были несколько хуже, особенно в вариантах, где были внесены высокие дозы ЦСП - 25 т/га (таблица 10).

Затраты на проведение агроприёмов, способствующих получению экологически безопасной продукции земляники, не снизили экономическую эффективность выращивания сортов Рубиновый кулон и Богема. На контрольном варианте уровень рентабельности для них составил 136,2% и 131,8% соответственно. При внесении рекомендуемой дозы ЦСП - 15 т/га, рентабельность получения продукции Рубинового кулона составила 151,1%, Богемы -154,8%.

У сорта Мамочка уровень рентабельности на контроле был 117,4 %, а при внесении рекоменду емых 2 т/га извести -105 %.

приёмов для получения экологически безопасной продукции земляники садовой

Сорт/ вариант Средняя урожайность за 2 года, т/га Стоимость урожая с 1 га, руб. Производственные зафаш с 1 га, руб. Чистый доход, руб. Рентабельность, %

КОНТРОЛЬ

Рубиновый КУЛОН 13,3 102700.0 43480 59220,0 136Д

Мамочка 12,0 102700,0 47250 55450.0 117,4

Былинная 9,7 102700,0 54440 48260,0 88,6

Богема 12,9 102700.0 44300 58400.0 131,8

ОТК

Рубиновый кулон 11,7 102700.0 49400 53300.0 107,9

Мамочка 12.3 102700,0 47100 55600.0 118.0

Былинная 10,2 102700,0 53600 49100.0 91,6

Богема 13,3 102700.0 45200 57500,0 127.2

ЦСП 15т/га

Рубиновый кулон 14,8 102700,0 40900 61800,0 151,1

Мамочка 12,5 102700,0 46890 55810,0 119.0

Былинная 10,5 102700,0 50800 51900.0 102,2

Богема 15,0 102700,0 40300 62400,0 154.8

ЦСП 25т/га

Рубиновый кулон 14,1 102700,0 42950 59750,0 139,1

Мамочка 8,4 102700,0 61200 41500,0 67.8

Былинная 9,6 102700,0 58000 44700,0 77,1

Богема 13,1 102700,0 45700 57000,0 124,7

Известь 2 г/га

Рубиновый КУЛОН 11.0 102700,0 48070 54630.0 113,6

Мамочка 11,3 102700.0 49890 52810,0 105,9

Былинная 11,5 102700,0 47200 55500,0 117,6

Богема 10,3 102700,0 50620 52080,0 102,9

Накопление ТМ в плодах сорта Былинная не различалось по вариантам опыта. Самый высокий уровень рентабельности для сорта Былинной -117,6% - был в варианте с известкованием Таким образом, мероприятия, предложенные нами для снижения риска поступления ТМ в плоды земляники изучаемых сортов, не удорожают существенно получение продукции и могут рассматриваться как элементы сортовой агротехники, направленные на повышение качества плодов.

выводы

1. Микроэлементный состав растений земляники садовой выращиваемой в условиях техногенного загрязнения, формируется под действием комплекса факторов, важнейшими из которых являются: количество доступных форм элементов, посту пающих из окружающей среды, физиологическая значимость и химические свойства элементов, сорт, агротехника.

2. Оценка состояния ТМ в системе «почва - растения земляники», с использованием комплексных экологических показателей - коэффициента биологического поглощения (КБП) и коэффициента усвоения (КУ) показала, что при одновременном поступлении РЬ и Ni из почвы и из атмосферы культура земляники в целом лучше защищена от накопления Ni, а риск накопления РЬ в плодах выше.

3. По особенностям накопления и распределения РЬ в органах изучаемые copra земляники существенно различались. У сортов Мамочка и Былинная максимальная концентрация свинца наблюдалась в листьях (1,01 и 1,25 мг/кг сух. в-ва соответственно), а содержание элемента в других органах было в 2...9 раз меньше. Сорта Рубиновый кулон и Богема характеризовались более равномерным распределением РЬ по органам, причём только у Богемы наблюдалось постепенное снижение концентрации РЬ в ряду «корни-корневища-листья-плоды». В среднем для четырёх изучаемых сортов, наименьшее содержание РЬ было в корневищах и плодах земляники (0,24 и 0,26 мг/кг сухого в-ва соответственно).

4. При валовом содержании Ni в почве на уровне ОДК наблюдалось слабое поступление его из окружающей среды в растения земляники. Самое низкое поступление элемента отмечено у сорта Рубиновый кулон - коэффициент усвоения (КУ) Ni составил 2,11 ибылв 1,5...2 раза ниже, чему других сортов. У сортов Рубиновый кулон, Былинная и Богема не выявлено существенных внутренних барьеров, препятствующих транслокации№ в плоды. Плоды этих сортов содержали Ni достоверно больше, чем вегетативные органы (0,12....0,21 мг/кг сух.в.). Заметная фиксация Ni в корнях отмечена только у сорта Мамочка (0,25 ли/кг сух.в.), в результате содержание Ni в плодах этого сорта было наименьшим (0,11 мг/кг сух.в.).

5. Для всех изученных сортов земляники характерна интенсивная транслокацшйп в плоды. Плоды содержали Zn в 4....20 раз больше, чем листья, корневища и корни. У сорта Богема, накапливающего элемент в корнях, и сорта Былинная, накапливающего Zn в корневищах, плоды содержали достоверно меньше Zn, чем у сортов, не фиксировавших элемент в вегетативных органах.

6.Харакгер распределения Си по органам земляники сходен с распределением РЬ: высокое содержание элемента отмечено в корнях (1,63....2,38 мг/кг сух. в.) и черешках листьев (1,06...2,15 мг/кг сух. в.), минимальное - в плодах ( 0.39...0,92 мг/кг сух. в.). В отличие от РЬ, листья всех изученных сортов земляники содержали Си существенно меньше, чем корни. Сортовые различия в накоплении Си вегетативными органами и плодами земляники были менее выражены, чем для других элементов.

7. При содержании Fe в почве на фоновом уровне имели место значительные достоверные различия в накоплении Fe в органах растений зем-

ляники разных сортов, свидетельствующие, что поступление элемента определялось преимущественно потребностями самих растений. У всех изученных сортов наблюдати высокое содержание Ре в плодах (1,55.....4,4,92

мг/кг сух. в.) и низкое в листьях (0,17....1,36 мг/кг сух. в.).

8. В условиях техногенного загрязнения изучаемые сорта существенно различались по накоплению в плодах РЬ и №. Суммарна! доля этих элементов в плодах сорта Богема составила 18 % и 3 % (соответственно) и была в 2,6....8 раз больше, чем у сортов Рубиновый кулон, Мамочка и Былинная. При выращивании земляники без дополнительных агроприёмов, снижающих поступление ТМ в растение, только благодаря выбору сорта можно уменынитьсодержание РЬв плоды земляники в 6 раз, а, № - в 5 раз.

9. Изученные сорта земляники проявили неодинаковую отзывчивость на агроприёмы, снижающие досту пность ТМ растениям. В плодах сорта Рубиновый кулон содержание РЬ, Бе н Си снижалось при внесении ЦСП Хотынецкого месторождения в дозах 15 и 25 т/га на 45....90 % в зависимости от элемента. Достоверное уменьшение содержания РЬ и N1 (до 90 %) в плодах сорта Богема было как при внесении ЦСП (без удобрений и в сочетании с N9,^9^90), так и при известковании. При этом большинство использованных в опыте агроприёмов существенно не влияло на содержание в плодах сорта Богемы биогенных элементов Zn, Бе и Си. У сорта Мамочка достоверно уменьшалось накопление в плодах РЬ (на34 %) и Си (на 42 %) при внесении 2 т/га извести. У сорта Былинная внесение ЦСП и минеральных удобрений оказывало достоверное влияние только на содержание в плодах Бе.

10. Мероприятия, предлагаемые для снижения риска поступления ТМ в плоды земляники изучаемых сортов, не удорожают получение продукции и могут рассматриваться как элементы сортовой агротехники, направленные на повышение качества плодов. При внесении рекомендуемой дозы ЦСП - 15 т/га, рентабельность получения продукции Рубинового кулона составила 151,1 %, Богемы - 154,8 %. Рентабельность производства плодов сорта Мамочка при внесении извести в дозе 2 т/га составила 105 %.

Рекомендации производству

Для снижения экологического риска загрязнения плодов земляники, выращиваемой в условиях техногенного загрязнения светло-серой лесной хорошо окультуренной почвы РЬ, N1, Ъп. и Си предлагается однократно при проведении предпосадочной подготовки почвы вносить следующие мелиоранты:

- цеолитсодержащую породу Хотынецкого месторождения в дозе 15 т/га для сортов Рубиновый кулон и Богема;

- известь в дозе 2 т/га - для сорта Мамочка.

1. Леоннчева Е.В. Сортовые особенности накопления свинца и никеля растеннямн земляники садовой в условиях техногенного загрязнения / Е.В. Леоннчева, O.A. Ветрова, С.М. Мотылёва, М.Е. Мертвшцева // Вестннк Орёл ГАУ, 2012. - № 3 (36). - С. 76-79.

2. Ветрова O.A. Накопление тяжёлых металлов в органах земляники садовой в условиях техногенного загрязнения / O.A. Ветрова, М.Н. Кузнецов, Е.В. Леоннчева, С.М. Мотылёва, М.Е. Мертвшцева // Сельскохозяйственная биология. - 2014. - № 5. - С. 113 -119.

3. Ветрова O.A. Оценка экологического риска ирн выращпваннн земляники в условиях техногенной нагрузки / O.A. Ветрова, М.Н. Кузнецов, С.М. Мотылёва, М.Е. Мертвшцева // Плодоводство н ягодовод-ство России. - 2014. - Т. ХХХХ, ч. 1. - С. 77 -80.

4. Ветрова O.A. Влияние цеолита на содержание тяжёлых металлов в почве при выращивании земляники в условиях техногенного загрязнения / O.A. Ветрова, М.Е. Мертвшцева // Комплексное применение средств химизации в адаптивно-ландшафтном земледелии: сб. - Москва: ВНИИА, 2010. - С.35-38.

5. Ветрова O.A. Влияние сортовых особенностей на содержание тяжёлых металлов в ягодах земляники в условиях техногенного загрязнения / O.A. Ветрова, М.Н. Кузнецов, М.Е. Мертвищева // Селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур: сб. ст. - Орёл: ВНИИСПК, 2011. С. 113-118.

6. Ветрова O.A. Контроль содержания тяжёлых металлов в ягодах земляники /O.A. Ветрова, М.Е. Мертвищева // Стратегия развития индустрии гостеприимства и туризма [электронные ресурсы]: материалы 4-й ме-ждунар. интернет-конф. (24 янв.-21 аир. 2011 г., Орёл). - Орёл: Госуниверситет - УНПК, 2011.

7. Ветрова O.A. Влияние цеолитсодержащей породы на накопление РЬ и Ni в ягодах земляники в условиях техногенного загрязнения / O.A. Ветрова, Е.В. Леоннчева // Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания с.-х. культур: материаты 46-й мевдунар. научн. конф. молодых учёных, докторантов, аспирантов и со-иск. учён. степ. (26-27 апреля 2012 г.). - Москва: ВНИИА, 2012. - С.23-25.

8. Ветрова O.A. Возможности применения агроприёмов для получения экологически безопасной продукции земляники садовой в условиях техногенного загрязнения / O.A. Ветрова // Селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур: сб. науч. ст. - Орёл: ВНИИСПК, 2013. - С. 133-137.

9. Ветрова O.A. К вопросу о получении экологически безопасной продукции земляники садовой в условиях техногенного загрязнения / O.A. Ветрова // Субтропическое и декоративное садоводство: сб. науч. тр. / ГНУ ВНИИЦиСК Россельхозакадемии. - Сочи, 2013. - Вып. 48. - С. 108-112.

Отпечатано в издательстве ВНИИСПК

Подписано в печать 23.06.2015 г. Формат 60 х 84/16. Печать ризограф. Усл. печ. л. 1,75. Тираж 100 экз.

Издательство ВНИИСПК 302530 Россия, Орловская область, Орловский р-н, д. Жилина Лицензия ЛР № 020826 от 27.09.93 Министерства печати и информации РФ