Содержание и распределение элементов токсикантов в почвах и растительной продукции юга Северного Зауралья

Котова, Татьяна Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Содержание и распределение элементов токсикантов в почвах и растительной продукции юга Северного Зауралья
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Содержание и распределение элементов токсикантов в почвах и растительной продукции юга Северного Зауралья"

На правах рукописи

ООЗДОБЫЫ1

КОТОВА Татьяна Викторовна

СОДЕРЖАНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТОКСИКАНТОВ В ПОЧВАХ И РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ ЮГА СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ

Специальность 06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

- з ПЕН 2009

Тюмень - 2009

003486881

Работа выполнена в Тюменской государственной сельскохозяйственной академии и токсикологическом отделе испытательной лаборатории ФГУ ГСАС «Тюменская»

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор биологических наук,

профессор Комиссаров Игорь Дисанович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, с.н.с.

Молчанова Инна Владимировна

кандидат биологических наук, доцент Уфимцева Лариса Викторовна

Ведущая организация: Институт почвоведения и агрохимии СО РАСХН

Защита диссертации состоится «24» декабря 2009 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.01 при Тюменской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7; тел./факс. (3452) 46-87-77.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан «12» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат

сельскохозяйственных наук

В.В. Рзаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Знание закономерностей миграции элементов токсикантов в экосистемах позволяет свести к минимуму негативные последствия при использовании природных ресурсов. Это можно реализовать путем изучения ландшафтов на биогеохимическом уровне, проведением исследований сходства и различий в содержании тяжелых металлов (ТМ) между компонентами ландшафтов с учетом пространственного распределения. Решению данной проблемы в условиях Западной Сибири посвящены научные труды (Каретин, 1990; Ильин, Сысо, 2001; Красницкий, 2001; Синявский, 2001; Телицын, Скипин, 2005; Ваймер, 2006; Судакова, 2006; Квашнина, 2007).

В настоящее время зональные особенности распределения элементов токсикантов в компонентах агроландшафта, и их взаимосвязь с биогеохимическими условиями окружающей среды недостаточно изучены. Такая информация важна для научной поддержки мер по обеспечению экологической безопасности территории и производства сельскохозяйственной продукции. Это определило выбор и актуальность проведенных исследований.

Цель исследований. Выявить особенности накопления и распределения элементов токсикантов в системе почва-сельскохозяйственная продукция по зонам юга Северного Зауралья.

Задачи исследований:

1. Определить содержание элементов токсикантов в преобладающих типах почв сельскохозяйственного назначения юга Северного Зауралья.

2. Установить взаимосвязь между кислотно-щелочными условиями (рН), содержанием гумуса и количеством элементов токсикантов в основных типах почв.

3. Изучить и дать оценку содержания тяжелых металлов в различных сельскохозяйственных культурах.

5. Выявить особенности распределения элементов токсикантов в органах зерновых культур.

6. Определить экстрагирующую способность диметилформамида по отношению к элементам токсикантам, связанным с органическим веществом почвы.

Научная новизна. Впервые систематизированы многолетние результаты агроэкологического мониторинга почв юга Северного Зауралья. Получена новая информация о внутрипрофильнойи пространственной аккумуляции элементов токсикантов: Аб, Си, 7.п, Сс1, РЬ, Со, №, Сг, Мп различными типами почв, сельскохозяйственными культурами. Дана агроэкологическая оценка концентрации элементов в системе почва-растение.

Впервые для определения количества элементов токсикантов, связанных с органической частью почвы, как экстрагент применен диметилформамид.

Практическая значимость. Полученные результаты на базе сети закрепленных контрольных участков позволили отследить и спрогнозировать динамику экологического состояния почв и растениеводческой продукции, а также выявлять закономерности распределения экотоксикантов в пространстве.

Результаты исследований используются в учебном процессе высших учебных заведениях при изучении спецкурса «Безопасность продовольственного сырья».

Положения, выносимые на защиту:

- характер миграции элементов токсикантов отражает почвенный профиль земель сельскохозяйственного назначения юга Северного Зауралья;

- особенности накопления и распределения элементов токсикантов зерновыми культурами зависят от вида растений и типа почвы;

- агроэкологическая оценка содержания изучаемых элементов в картофеле и овощной продукции;

- диметилформамид - один из возможных экстрагентов тяжелых металлов, связанных с органическим веществом почвы.

Апробация работы. Результаты исследований представлены и обсуждены на V Международной биогеохимической школе «Актуальные проблемы геохимической экологии» (Семипалатинск, 2005); на региональной научно-практической конференции молодых учёных «АПК в 21 веке: действительность и перспективы» (Тюмень, 2005); на Международной научной конференции «Агрохимические приемы повышения плодородия и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (Москва, 2006); на II Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2007); на Международной научно-практической конференции «Биогеохимия элементов и соединений токсикантов в субстратной и пищевой цепях arpo- и аквальных систем» (Тюмень, 2007).

Личное участие. Полевые исследования, морфологическое описание почв, сбор и подготовка образцов к физико-химическим анализам, определение содержания элементов токсикантов в почвах и сельскохозяйственных культурах, анализ, обобщение и интерпретация полученных результатов проведены лично автором.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 научных работ, в том числе две публикации в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 129 страницах. Диссертация содержит 18 таблиц и 28 рисунков и 15 приложений. Список использованных источников состоит из 118 наименований, в том числе 30 иностранных.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, Заслуженному деятелю науки РФ, д.б.н., профессору И.Д. Комиссарову, директору ФГУ ГСАС «Тюменская» |К.А. Горину), коллегам: к.б.н. И.К. Судаковой, С.А. Гориной за помощь в проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Обзор литературы

В главе дана общая характеристика элементов токсикантов в почве и в

растениях. Рассматриваются формы и поведение ТМ в почвах различного типа, выявлены основные закономерности аккумуляции элементов токсикантов в почвах и факторы, определяющие миграцию элементов в системе почва-растение. Рассмотрены и обобщены результаты исследований многочисленных авторов по содержанию и поведению элементов токсикантов в почвах и растениях.

2 Объекты и методика исследовании 2.1 Объекты исследований

С целью изучения пространственного и внутрипрофильного распределения элементов токсикантов в землях сельскохозяйственного назначения исследовались 5 контрольных участков. Объектами изучения являлись черноземы выщелоченные и серые лесные почвы, которые расположены на территории административных районов почвенно-географических зон юга Северного Зауралья. Юг Северного Зауралья представлен двумя зонами: таёжно-лесной, включающей подзоны южной тайги и подтайги; лесостепной - подзоны северной и южной лесостепи. Почвенные разрезы закладывали в системе геоморфологических профилей.

Таёжно-лесная зона. Подзона южной тайги занимает северную половину сельскохозяйственной зоны области. В нее входят: Вагайский, Тобольский, Уватский и частично Ярковский и Нижнетавдинский районы. Почвообразующие породы представлены различного возраста озерно-аплювиальными суглинками. В южной части подзоны распространены серые лесные почвы, сформированные на облёссованных карбонатных и бескарбонатных породах. Под сельскохозяйственные угодья в южной тайге наиболее широко применяются аллювиальные почвы, затем серые лесные, дерново-подзолистые и луговые. Исследования и описание почвенного профиля проводились в Вагайском районе на темно-серой лесной среднесуглинистой почве.

Подзона подтайги располагается на северной окраине Ишимской и восточной окраины Туринской равнины. В нее входят основная часть Нижнетавдинского и Ярковского районов, а также Юргинский, Сорокинский и Викуловский районы. Почвообразующими породами в пределах Туринской равнины являются карбонатные и бескарбонатные многочленные покровные суглинки озёрно-аллювиального генезиса, частично облёссованные, а также древние песчаные дюнные отложения озера-моря. На остальной части подзоны материнские породы представлены в основном карбонатными лёссовидными суглинками. Большая часть пашни находится на серых лесных - 45%, луговых - 30% почвах и черноземах выщелоченных - 7%. Исследования и описание почвенного профиля проводились в Нижнетавдинском районе на серой лесной среднесуглинистой почве.

Лесостепная зона. Подзона северной лесостепи занимает второе место после южной тайги. В неё входят Тюменский, Исетский, Ялуторовский, Заводоуковский, Упоровский, Омутинский, Голышмановский, Ишимский, Абатский районы. Почвообразующими породами на Туринской равнине

являются многочленные слабо облёссованные аллювиальные и озёрные покровные карбонатные суглинки. На остальной части преобладают лёссовидные карбонатные суглинки. Под пашню в основном используются черноземы выщелоченные - 36%, серые лесные - 30% и луговые - 25% почвы. Исследования и описание почвенного профиля проводились в Тюменском районе на темно-серой лесной среднесуглинистой почве и в Ишимском районе на черноземе выщелоченном среднесуглинистом.

Подзона южной лесостепи расположена на юге сельскохозяйственной зоны области. В неё входит четыре района - Армизонский, Бердюжский, Казанский и Сладковский. Почвообразующими породами в основном являются лёссовидные карбонатные суглинки и глины. В пашню вовлечены черноземы выщелоченные - 31%, серые лесные почвы - 13%. Исследования и описание почвенного профиля проводились в Армизонском районе на черноземе выщелоченном среднесуглинистом.

2.2 Методика исследований

Настоящие исследования выполнены в период 1998-2008 гг. на кафедре «общей химии» Тюменской СХА и в токсикологическом отделе Испытательной лаборатории ФГУ ГС АС «Тюменская».

Подготовка проб почвы, растениеводческой и овощеводческой продукции проводилась в соответствии с Методическими указаниями по определению тяжёлых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства (ЦИНАО), М-МВИ-80-2001, ГОСТ 30692-2000, ГОСТ 26929-94, ГОСТ 3017896 («Сырьё и продукты пищевые»), МИ 2878-2004, Сан ПиН 42-128-4433-86.

Пробы растениеводческой, овощеводческой продукции предварительно подвергались автоклавной минерализации с помощью прибора АНКОН-АТ-2. Для определения валового содержания тяжелых металлов почвенные пробы подвергались полному разложению концентрированными кислотами. Подвижные формы ТМ вытеснялись ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8. После чего в вытяжке и минерализате определялось содержание ТМ атомно-абсорбционным методом на спектрофотометре «NovAA-ЗОО» и «МГА-915». Содержание Hg определялось беспламенной атомной абсорбцией методом «холодного пара» на приборе «Юлия-5К». Определение содержания As в растительной продукции проводилось в соответствии с ГОСТ 26930-86. В почве в соответствии с методическими указаниями по определению As фотометрическим методом (ЦИНАО, 1993).

Исследования включали расчёт: элювиально-аккумулятивного коэффициента, отражающего генетическую связь почвенных горизонтов с почвообразующей породой и перераспределение химических элементов в почвенном профиле, коэффициента подвижности тяжелых металлов.

Математическая обработка результатов исследований, включающая расчёт статистических показателей, проведение корреляционного анализа данных, выполнена с использованием пакета прикладных программ в составе Excel 2003 г. для Windows-2003 г. и методикам Б.А. Доспехова (1979), Е.А. Дмитриева (2008).

3 Характеристика экстрагента и режимов экстракции для извлечения токсичных элементов, связанных с органическим веществом почвы

Проведена оценка возможности применения органического растворителя диметилформамида в качестве экстрагента для извлечения тяжелых металлов, связанных с органическим веществом почвы.

В соответствии с этим для методической проработки данного вопроса из образца почвы (чернозема выщелоченного) отбирали различные массовые количества и определяли выход в раствор гумусовых веществ. Максимальный выход гумусовых веществ в раствор выявлен при наиболее узком отношении экстрагент-почва, минимальный - при более широком. Определяли время экстрагирования и влияние температурных режимов на степень извлечения гумусовых веществ. Из предыдущих опытов были выбраны лучшие варианты: количественных соотношений почва-раствор 1:10 и 1:5 время экстрагирования 8 часов после 12 часов настаивания, температура экстракции 30-32°С. Содержание ТМ, связанных с органическим веществом почвы определялось непосредственно из диметилформамидной вытяжки. Элементы токсиканты, связанные с минеральной частью почвы, определялись из минерального субстрата оставшегося после обработки диметилформамидом (ДМФ). Экстракцию тяжелых металлов из оставшегося шлама сырья производили ацетатно-аммонийным буфером (рН=4,8). Результаты анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов чернозема выщелоченного, мг/кг

Экстр агент Субстрат Модуль Си гп РЬ Сё № Со Мп

ДМФ* почва 1:10 0,066 0,33 0,36 0,015 0,18 0,110 10,00

почва 1:5 0,053 0,41 0,66 0,011 0,38 0,170 17,50

ААБ** шлам 1:10 0,079 0,45 0,18 0,002 0,24 0,045 7,05

шлам 1:5 0,097 0,52 0,22 0,004 0,35 0,060 13,42

ААБ"' почва 1:10 0,210 0,93 0,68 0,100 0,63 0,160 20,13

* - элементы токсиканты, связанные с органическим веществом почвы ** - связанные с минеральным веществом почвы *** - подвижные формы тяжелых металлов

Концентрация элементов токсикантов, связанных с органическим веществом почвы, оказалась выше, чем в минеральном субстрате для таких элементов как Сё и Со и РЬ. Содержания Хп, Си и Мп приблизительно равные для использовавшихся экстрагентов.

Проведенные исследования показали, что диметилформамид может быть использован в качестве экстрагента для определения содержания ТМ связанных с органическим веществом почвы.

4 Элементы токсиканты в почвах юга Северного Зауралья

Валовые формы тяжелых металлов. Результаты содержания ТМ в изученных почвах позволили установить, что в распределении их по профилю

происходит заметное накопление элементов в органогенных и иллювиальных горизонтах. Эти горизонты служат геохимическим барьером на пути миграции ТМ в пределах профиля.

Для всех исследованных типов почв в большей степени проявляется аккумулятивно-иллювиальный и аккумулятивный типы распределения элементов. Независимо от типа почвы и их зонального расположения элювиально-иллювиальное распределение характерно для Аб. Максимум содержания 2п, Т Гц, Мп, Си, Сс1, Со приурочен к верхним, органогенным горизонтам, что типично для почв с большим содержанием органического вещества (табл. 2,3).

Таблица 2 - Элювиально-аккумулятивные коэффициенты в профиле серых лесных почв юга Северного Зауралья

Подзона Горизонт Слой, см А5 Н8 Си Ъа Сй РЬ Со № Сг Мп

Темно-серая лесная

я и Апэх 0-20 0,82 1,05 1,02 1,30 1,29 1,07 0,44 0,85 0,57 1,67

А, 20-30 1,07 1Д1 0,95 1,21 1,00 0,98 0,82 0,98 1,03 1,95

5 В, 30-63 1,87 0,79 1,12 1,20 1,21 1,04 0,75 1,07 0,90 1,66

X * в2 63-90 1,75 0,95 1,08 0,89 1,03 1,01 0,53 1,07 0,83 1,43

В2С 90-135 0,79 0,74 1,09 1,14 0,74 1,18 0,61 0,98 0,49 1,19

С >135 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Серая лесная осолоделая

Апах 0-20 1,06 1,12 1,08 1,00 1,26 0,94 0,85 0,49 1,06 1,75

I А, 20-25 1,09 1,00 1,11 1,12 1,11 0,94 0,89 0,62 1,16 2,40

А2В, 25-49 1,20 1,00 1,23 1,38 1,37 0,82 1,27 0,67 1,07 1,73

о С в2 49-110 1,40 0,94 1,33 1,40 1,04 0,78 0,68 0,61 0,70 1,09

в3 110-135 1,37 0,88 1,27 1,27 0,96 0,62 0,91 0,59 0,64 1,36

С >135 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

л Темно-серая лесная

8 о Апах 0-20 0,93 1,38 1,39 1,16 2,29 0,91 0,92 0.66 1,07 2,05

А,А2 20-30 0,95 1,38 1,42 0,97 1,10 0,93 0,89 0,77 1,17 2,05

и ^ В, 30-50 1,78 1,38 1,14 1,11 1,05 1,01 1,47 0,88 1,09 1,65

в2 50-74 1,88 1,31 1,14 1,03 1,33 0,95 1,34 0,87 0,99 1.50

X о. в, 74-100 1,90 1,38 1,40 1,03 1,43 0,98 0,79 1,06 1,12 1,94

т <и ВС 100-118 1,51 1,13 1,18 0,96 1,24 0,91 1,27 1,29 0,94 1,43

и с >118 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Относительное накопление ТМ в пахотном горизонте почв обусловлено аэротехногенным привносом, а также их биофильностыо, вследствие аккумуляции в тканях растений. Второй максимум накопления Си, Ъл и Сс1 -результат переноса их по профилю с нисходящим током воды. Для Аэ отчетливо прослеживается обеднение элювиальной части профиля и накопление в иллювиальных горизонтах.

Таблица 3 - Элювиально-аккумулятивные коэффициенты в профиле

Подзона ___. _ Горизонт Слой, см АБ НЕ Си гп са РЬ Со № Сг Мп

Северная | лесостепь | Чернозем выщелоченный среднесуглинистый

Апах 0-25 1,15 1,25 1,79 1,27 0,91 1,20 1,26 1,22 1,05 1,86

А, 25-45 1,05 1,00 1,72 1,43 0,63 1,21 1,39 1.14 1,29 1,60

А,В, 45-52 1,55 0,80 1,47 1,25 0,96 1,17 1,23 1,05 1,29 1,42

В, 52-90 1,36 0,85 1,73 1,17 1,02 1,11 1,39 1,49 1,40 1,08

в2 90-136 1,62 0,95 1,62 1,24 1,07 0,45 1,30 1,12 1,28 0,99

С >136 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Южная лесостепь Чернозем выщелоченный среднесуглинистый

Апах 0-25 1,39 1,00 1,62 1,43 1,22 1,48 1,26 1,22 0,99 2,25

А,В 25-40 1,76 0,95 1,57 1,51 1,14 1,37 1,18 1,19 1,05 2,12

В, 40-70 1,98 0,79 1,46 1,33 0,94 1,23 1,37 1,34 1,09 1,55

В2 70-90 2,16 0,68 1,46 0,86 0,84 1,30 1,39 1,38 1,05 1,69

ВС 90-110 1,90 0,58 1,29 0,70 1,12 1,03 1,16 1,14 0,99 1,01

С 110-130 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Среднее содержание Аб в серых лесных почвах: подзона южной тайги -3,07 мг/кг; в подтайте - 3,63 мг/кг; в северной лесостепи содержится 3,70 мг/кг. Среднее содержание Аб в черноземе выщелоченном: северная лесостепь составляет 3,99 мг/кг; южная лесостепь - 4,32 мг/кг. Коэффициент кларка концентраций возрастает с севера на юг от 1,81 до 2,54 соответственно.

Согласно нашим исследованиям среднее содержание Ь^ в таежно-лесной зоне для серых лесных почв - 0,017 мг/кг; в северной лесостепной зоне для темно-серой лесной почвы и чернозема выщелоченного составляет 0,020 мг/кг. Среднее содержание Щ в черноземе выщелоченном южной лесостепи - 0,016 мг/кг. Количество ртути в анализируемых почвах ниже кларка (Кк= 0,22).

Наибольшим количеством валовых форм Си (11,52-20,26 мг/кг) характеризуется чернозем выщелоченный северной лесостепи. Наименьшим -темно-серая лесная почва северной лесостепи (9,62-13,67 мг/кг). Содержание Си в основных типах почв значительно ниже ее кларка в земной коре (Кк=0,33). Аккумуляция Си в профиле исследуемых почв неравномерна и зависит от почвенно-географического расположения.

Среднее содержание валовых форм Ъх\ изучаемых почв варьирует в диапазоне: наибольшее в черноземе выщелоченном южной лесостепи - 55,89 мг/кг, наименьшее в темно-серой лесной почве северной лесостепи - 36,30 мг/кг. Количество 7п в исследуемых почвах ниже кларка (Кк=0,58). В распределении Ъп проявляется следующая закономерность: черноземы выщелоченные отличаются аккумулятивным типом распределения Ъс\\ серая лесная почва характеризуется аккумулятивно-иллювиальным распределением.

Наибольшее средневзвешенное количественное содержание валового Сс1 (0,52 мг/кг) выявлено в черноземах выщелоченных. В серых лесных почвах

среднее содержание Сс1 колеблется от 0,28 до 0,36 мг/кг. Относительно земной коры в изучаемых основных типах почв происходит концентрирование элемента: серые лесные почвы в 3,41 раза, черноземы выщелоченные в 4,00 раза. Кадмием наиболее обогащены верхние горизонты серых лесных почв, при этом наблюдается второй максимум в иллювиальной толще, что соответствует аккумулятивно-иллювиальному типу распределения элемента. В черноземах выщелоченных картина распределения элемента не однотипна.

Для серых лесных почв подтайги и северной лесостепи характерно пониженное содержание валового содержания РЬ (7,51 мг/кг и 9,29 мг/кг соответственно), наибольшее содержание в черноземе выщелоченном в южной лесостепи - 17,70 мг/кг. Содержание РЬ близко к кларку (Кк=0,70), исключение составляет чернозем выщелоченный южной лесостепи, где выявлено повышенное содержание РЬ относительно кларка в 1,11 раза. Установлено равномерное распределение РЬ в почвенных горизонтах серых лесных почв, для чернозема выщелоченного характерно накопление элемента в гумусовых горизонтах.

Наименьшее среднее содержание Со в темно-серой лесной почве северной лесостепи составляет 6,72 мг/кг, наибольшее в черноземе выщелоченном северной лесостепи - 12,63 мг/кг. Средний уровень содержания Со во всех исследованных почвах близок к кларку в земной коре (Кк=0,81). Внутрипрофильное распределение Со в серых лесных почвах различается в зависимости от зоны, выявлена зависимость: увеличение содержания Со в иллювиальных горизонтах с севера на юг. В черноземах выщелоченных наблюдается два максимума в содержании элемента: в элювиальных и иллювиальных горизонтах

Максимальное среднее содержание N1 характерно для серых лесных почв (33,72 мг/кг), черноземы выщелоченные содержат 15,13 мг/кг. Почвы юга Северного Зауралья отличаются средним содержанием № по сравнению с кларком земной коры (Кк=0,40). Для вертикального профиля исследуемых черноземов выщелоченных характерно незначительное накопление содержания элемента в верхней элювиальной толще и второй максимум в иллювиальных горизонтах, что соответствует аккумулятивно-иллювиальному характеру распределения. Серая лесная почва в зависимости от зоны имеет резкие различия в распределении элемента внутрипрофильно.

Наименьшее средневзвешенное количественное содержание Сг выявлено в серой лесной почве южной тайги - 19,02 мг/кг, максимальное - в черноземе выщелоченном - 87,24 мг/кг. Содержание Сг в основных типах почв различно: серые лесные почвы отличаются средним содержанием (Кк=0,45), а в черноземах выщелоченных наблюдается повышенное содержание Сг относительно кларка (Кк=1,05). В серых лесных почвах установлено равномерное внутрипрофильное распределение Сг, для черноземов выщелоченных выявлено элювиально-иллювиальное распределение.

В исследуемых почвах максимальное среднее содержание Мп выявлено в серых лесных почвах. Отмечено накопление Мп в элювиальном горизонте серых лесных почв. В профиле чернозема выщелоченного отмечена

аккумуляция Мп в пахотном горизонте. Повышение концентрации Мп в гумусовых горизонтах, скорее всего, вызвано его биогенным накоплением. Концентрация Мп в исследуемых почвах низкая по сравнению с кларком (Кк=0,30).

Статистическая обработка аналитического материала выявила сильную положительную зависимость между содержанием гумуса и Мп во всех типах почв (г=0,85; г=0,69); между Ъл и содержанием гумуса в черноземе выщелоченном (г=0,78). Определена тесная обратная связь кислотно-щелочных свойств черноземов выщелоченных и содержанием Си (г=-0,79), Со (г=-0,80) и Мп (г=-0,73). Корреляционный анализ парной связи между тяжёлыми металлами позволил выявить: сильную положительную корреляцию в черноземе выщелоченном между содержаниями Си и Мп (г=0,76), Си и Со (г=0,88), 7п и Мп (г=0,71), Со и № (г=0,77); сильную положительную зависимость в серой лесной почве между Си и Ъа (г=0,78), тесную отрицательную зависимость между РЬ и Сг (г=-0,78).

Все изученные элементы можно отнести к группам: с низкой изменчивостью, для которых усредненные коэффициенты вариации в почвенном профиле составляют - 7п (9%), Со (8%), N1 (8%), Сг (6%), Мп (7%); со средней изменчивостью - Аз (10%), Си (11%), РЬ (12%). Содержание исследуемых элементов в почвах (1998-2008 гг.) изменяется незначительно, что обусловлено их однообразностью.

Установлена закономерность в перераспределении валовых форм Ав, 'Ап, РЬ, Сг, Мп в целом с севера на юг территории в виде возрастающих рядов; N1 и Со в виде убывающих значений с севера на юг. В распределении Н£ и Си различных почвенно-географических зона зависимостей не выявлено. Выявленные закономерности обусловлены разными типами почвообразующих пород, сформированных в процессе доледникового и послеледникового периодов на территории юга Северного Зауралья.

Подвижные формы тяжелых металлов. Важное значение при изучении элементов токсикантов в почве приобретают сведения об их подвижности. Анализ содержания подвижных форм ТМ показал, что почвы земель сельскохозяйственного назначения ни по одному из элементов не превышают ПДК, это характерно для всех почвенно-географических зон юга Северного Зауралья. Выявлена определенная закономерность в перераспределении подвижных форм ТМ с севера на юг территории в виде убывающих рядов по Мп, N1 и гп; возрастающих значений с севера на юг по РЬ, Со. Зависимостей в распределении Си, Сг и Сс1 по почвенно-географическим зонам не наблюдается. В среднем доля подвижных форм ТМ от их общего содержания в почвах колеблется в пределах 2-40%, причем максимальная подвижность характерна для соединений Сс1, а минимальная - для Сг.

Наибольшее среднее количество подвижных формы Си отмечено в серой лесной почве подтайги - 0,28 мг/кг, наименьшее в серой лесной почве южной тайги - 0,20 мг/кг. Для подвижных форм Си выявлен аккумулятивный тип внутрипрофильного распределения, то есть накопление элемента идет в верхней части почвенного профиля, что характерно для серых лесных почв. В

профиле чернозема выщелоченного (южной лесостепи) вместе с аккумуляцией подвижных форм Си в гумусовых горизонтах содержание элемента увеличивается в переходном к почвообразующей породе горизонте. Степень подвижности Си равна 1,67% и не зависит от типа почв и природной зоны.

Максимальное среднее содержание подвижных форм Ъп характерно для серой лесной почвы зоны южной тайги - 0,82 мг/кг, минимальное - 0,58 мг/кг для чернозема выщелоченного северной лесостепи. В распределении подвижных форм Хп в почвах юга Северного Зауралья проявляется следующая закономерность: серые лесные почвы отличаются аккумулятивным типом распределения; в черноземах выщелоченных и темно-серой лесной почве лесостепной зоны повышенное содержание элемента наблюдается не только в гумусовых горизонтах, но и в почвообразующей породе. Содержание подвижных форм У.п в пахотных почвах юга Северного Зауралья весьма незначительно и в среднем составляет: для серых лесных почв 1,79% и черноземов выщелоченных 1,22% от его валового количества.

Средневзвешенное содержание подвижных форм кадмия для всех исследуемых типов почв составляет 0,067 мг/кг. Распределение элемента в серых лесных почвах происходит по элювиально-иллювиальному типу, для черноземов выщелоченных характерно накопление подвижных форм Сс1 в аккумулятивном горизонте и в почвообразующей породе. Средняя степень подвижности С<1 составляет 22% для серых лесных почв и 13% для черноземов выщелоченных.

Среднее содержание подвижных форм свинца в серой лесной почве составляет 0,76 мг/кг, в черноземе выщелоченном 0,61 мг/кг. В серых лесных почвах для подвижных форм РЬ установлен аккумулятивно-иллювиальный тип внутрипрофильного распределения, для черноземов выщелоченных характерен аккумулятивный тип распределения. Диапазон значений степени подвижности оказался довольно значительным: в серой лесной почве 3,1-15,6%; в черноземе выщелоченном 1-11,9%. Наибольшая степень подвижности 16% характерна для пахотного горизонта серой лесной осолоделой почвы зоны подтайги.

Средневзвешенное содержание подвижных форм Со в исследованных почвах составляет: в серой лесной почве 0,16 мг/кг, в черноземе выщелоченном 0,14 мг/кг. Внутрипрофилыюе распределение элемента в серых лесных почвах таежно-лесной зоны происходит по равномерному типу. В темно серой лесной почве и черноземе выщелоченном лесостепной зоны распределение подвижных форм Со имеет аккумулятивно-иллювиальный характер. Среднее содержание элемента в серых лесных почвах составляет 2%, в черноземе выщелоченном -1,2% от его валового содержания.

Среднее содержание подвижных форм никеля в серых лесных почвах 0,63 мг/кг, в черноземах выщелоченных - 0,51 мг/кг. Наибольшие количества подвижных форм элемента отмечены в южной тайге, а наименьшие в южной лесостепи. Распределение подвижного N1 в серых лесных почвах происходит по элювиально-иллювиальному типу. Слабая аккумуляция подвижных форм N1 в гумусовых горизонтах отмечена только в черноземах выщелоченных. Здесь наблюдается аккумулятивно-иллювиальное распределение элемента. Средняя

степень подвижности N1 в серой лесной почве составляет 2,4%, а в черноземе выщелоченном - 3,4% от его валового содержания в почве.

Максимальное среднее содержание подвижных форм хрома в серой лесной почве составляет 0,58 мг/кг, в черноземе выщелоченном 0,29 мг/кг. Распределение элемента в серых лесных почвах происходит по элювиально-иллювиальному типу. В черноземах выщелоченных - равномерное. Степень подвижности хрома в серых лесных почвах составила 1,5%, а черноземе выщелоченном 0,5% от его валового содержания.

Средневзвешенное содержание подвижного Мп в серой лесной почве составляет 22,27 мг/кг, в черноземе выщелоченном - 12,79 мг/кг. Тип внутрипрофильного распределения подвижных форм Мп в черноземе выщелоченном аккумулятивный. Для серых лесных почв отмечено элювиально-иллювиальное распределение. Подвижность Мп в серых лесных почвах - 8%, в черноземах выщелоченных - 5% от валового содержания.

Проведенные нами исследования показали, что по способности переходить в подвижную форму соединения ТМ выстраиваются в следующий убывающий ряд: Сс! > Мп > РЬ > N1 > Си > Со > 7л\ > Сг.

5 Элементы токсиканты в зерновых культурах

Накопление растениями избыточных количеств элементов токсикантов -это показатель содержания ТМ в почвах. Элементы токсиканты могут накапливаться в растениях при невысоком содержании элемента в почвах, но при их высокой подвижности. Немаловажным фактором в этом процессе являются и видовые различия культур в аккумуляции элементов токсикантов. Процесс проникновения ТМ из почвы в растение сводится к преодолению внутренних барьеров растительного организма, его физиологических и биохимических механизмов самозащиты.

Установленные закономерности поглощения и накопления ТМ сельскохозяйственными растениями в конкретных почвенно-климатических условиях, а также распределение этих элементов в органах растений имеет практическое значение для прогнозирования уровней накопления и получения экологически безопасной продукции сельскохозяйственного производства. Зависимость накопления элементов токсикантов в различных органах зерновых культур представлена на рисунке 1.

Анализируемые культуры по разному накапливают ТМ. Корневая система овса аккумулирует РЬ, Мп, Со, N1 и Сг в большей степени, чем подземные органы ячменя и пшеницы, корни которых накапливают Сс1, Си и Ъх\. Солома овса аккумулирует Си, Сс1, № и Сг; ячменя - РЬ и Мп; пшеницы -Со.

Медь

Цинк

Рис. 1 - Среднее содержание тяжелых металлов в различных частях зерновых культур, мг/кг

В связи с этим нами проведены исследования накопления ТМ некоторыми зерновыми культурами, произрастающими на различных типах почв сельскохозяйственных угодий (табл. 4).

Таблица 4 - Содержание элементов токсикантов в зерне сельскохозяйственных культур в зависимости от типа почв

Тип почвы Элементы, мг/кг возд.-сух. массы

Си | 2п | С<1 | РЬ | Мп | Со | № | Сг

Пшеница

Серая лесная 3,56 32,10 0,094 0,31 34,23 0,19 0,72 0,56

Чернозем выщелоченный 3,15 27,86 0,056 0,22 25,17 0,12 0,58 0,39

Овес

Серая лесная 4,87 16,90 0,020 0,20 44,04 0,22 0,51 0,72

Чернозем выщелоченный 5,38 22,30 0,033 0,35 59,00 0,25 0,62 Ы5

Ячмень

Серая лесная 4,15 33,89 0,076 0,26 31,54 0,45 0,68 0,51

Чернозем выщелоченный 3,89 28,56 0,054 0,21 22,78 0,30 0,59 0,39

ПДК (ВМДУ) 10 50 0,1 0,5 - 1,0 1,0 0,5

В зерне растений пшеницы и ячменя, выросших на серой лесной почве, содержание ТМ было стабильно выше, чем в зерне растений, выросших на выщелоченных черноземах, тогда как у растений овса наблюдали противоположную зависимость. Черноземы обладают большей способностью удерживать ТМ, чем другие типы почв.

Полученные данные свидетельствуют о том, что накопление ТМ зависит не только от видов растений, но и от типов почв, на которых они выращиваются. Почвы, обладающие большей поглотительной способностью, более прочно удерживают ТМ. Однако некоторые виды растений, в связи с их физиолого-биохимическими особенностями, способны извлекать ТМ из этих почв в большем количестве, чем другие при прочих равных условиях.

6 Элементы токсиканты в картофеле и овощных культурах

Необходимость изучения содержания ТМ в картофеле и овощных культурах юга Северного Зауралья весьма актуальна, поскольку для определения возможности использования овощной продукции в пищу человека или на корм скоту необходимо дать санитарно-гигиеническую оценку содержания элементов-токсикантов в растительных тканях.

Исследования основных типов почв показали, что состояние ее по содержанию ТМ вполне благоприятное для производства экологически чистых овощей. Результаты анализа картофеля и овощных культур по содержанию элементов токсикантов представлены на рисунке 2.

я Ьз

О"

■а

X 2 я

-з

к р

о с •о 3

■3 X

о а>

НК о

рэ р

о ]=

о т

(Г ■а

аз

(Г

5 й

•о

•е-

П!

карто<|>е ль»

свекла

морковь

капуста

каоачкм

томаты

зеленые культуры

картофель свекла морковь капуста кабачки огурцы

томаты

зеленые культуры

лук зеленый

картофель

свекла

морковь

кабачки

томаты

зеленые культуры

картофель :

свекла •

морковь :

капуста :

кабачки 1

огурцы ;

томаты :

зеленые

культуры ; пук

картофель свекла морковь капуста КПООЧК11 огурць! томаты

зеленые культуры

лук золеный

картофель свекла морковь капуста кабачки огурць»

томаты

зеленые культуры

лук зеленый

1а >

ООО

картофель свекла морковь капуста кабачки

зеленые культуры

лук зеленый

о 1э

3 1=1

Анализ полученных данных, выявил, что содержание Со в картофеле и овощах, выращиваемых в хозяйствах юга Северного Зауралья, в сравнении с ПДК (ОДК) в целом не вызывает опасений. Общее количество проб с превышением ПДК составило: по Сс1 - 8%, по РЬ 4%, по 2л и Си 2% от всех проанализированных образцов. Исследования выявили превышения ДОК по № в 6%, а по Сг в 70% исследованных образцов. Все анализируемые культуры способны накапливать хром в значительных количествах.

Проанализировав овощные культуры и картофель в зависимости от содержания ТМ, можно отметить следующую закономерность: больше всего 'ГМ накапливают зеленые культуры и свекла, а меньше всего токсичных элементов обнаружено в огурцах и кабачках. Овощные культуры накапливают ТМ неодинаково в зависимости от биологических особенностей культуры.

Полученные результаты дают пеструю картину содержаний ТМ в картофеле и овощной продукции, вследствие чего становится затруднительно давать обобщенную оценку качества овощных культур. Некоторая часть овощных культур содержит ТМ в количествах превышающих гигиенические нормативы. В большей степени сказанное относится к зеленым культурам, зеленому луку, свекле, картофелю, моркови.

ВЫВОДЫ

1. Различия в содержании и характере распределения ТМ в основных типах почв сельскохозяйственного назначения юга Северного Зауралья обусловлены зональной неоднородностью геоморфологических, климатических и гидрографических условий, определяющих процесс почвообразования.

2. Установлены влияния содержания гумуса и реакции среды (рН) на внутрипрофильное распределение элементов токсикантов. Исследованиями обнаружена сильная положительная зависимость в черноземе выщелоченном между содержанием гумуса и Хп (г=0,78) и Мп (г=0,85). Сильная обратная связь в черноземе выщелоченном установлена между реакцией среды и содержанием Си (г=-0,79), Со (г=-0,80) и Мп (г=-0,73).

3. Определены особенности внутрипрофильного распределения валовых форм ТМ в основных типах почв: для серых лесных почв в большей степени характерно аккумулятивно-иллювиальное распределение, аккумулятивный тип распределения отмечается для хрома и марганца. Аккумулятивное и аккумулятивно-иллювиальное распределение элементов свойственно черноземам выщелоченным. Независимо от типа почвы и их зонального расположения элювиально-иллювиальное распределение характерно для Лэ.

4. Установлена закономерность в перераспределении валовых форм Аб, 7x1, РЬ, Сг, Мп в целом с севера на юг территории в виде возрастающих рядов; N1 и Со в виде убывающих значений с севера на юг. В распределении Н§ и Си различных почвенно-географических зона зависимостей не выявлено. Уровни концентраций элементов токсикантов в основных типах почв юга Северного Зауралья не превышают кларк, исключение составляют Аб и Сс1.

5. Выявлена определенная закономерность в перераспределении подвижных форм ТМ с севера на юг территории в виде убывающих рядов по Мп, и Хп-, возрастающих значений с севера на юг по РЬ, Со. Зависимостей в распределении Си, Сг и С<3 по почвенно-географическим зонам не наблюдается. В среднем доля подвижных форм ТМ от их общего содержания в почвах колеблется в пределах 2-40%. Максимальная подвижность характерна для соединений Сс1, а минимальная - для Сг. По способности переходить в подвижную форму соединения ТМ выстраиваются в следующий убывающий ряд: Сс1 > Мп > РЬ > N1 > Си > Со > Ъп > Сг.

6. Подвижные формы всех элементов в исследуемых почвах имеют четыре типа внутрипрофилыгого распределения: аккумулятивный - Си (во всех типах почв), Хп (серые лесные почвы), Мп и РЬ (черноземы выщелоченные); аккумулятивно-иллювиальный - Со и № (черноземы выщелоченные), РЬ (серые лесные почвы); элювиально-иллювиальный - С<3, N1, Сг и Мп (серые лесные почвы); равномерный - Со (серые лесные), Сг (черноземы выщелоченные).

7. Уровни содержания всех элементов токсикантов в гумусовых горизонтах и в профиле в целом практически не различаются, что указывает на отсутствие техногенного загрязнения тяжелыми металлами.

8. Концентрация элементов токсикантов в исследованных зерновых культурах не превышает ПДК и ОДК, исключение составляет Сг - превышение в 2,3 раза. Общий для всех зерновых культур следующий убывающий ряд поглощения элементов: Мп > Ъп > Си > Сг > № > РЬ > Сс1 > Со. Накопление элементов токсикантов выявлено в корнях, а наименьшее содержание отмечено в генеративных органах. Среди зерновых культур выращиваемых на основных типах почв высоким содержанием РЬ, Мп, Си и Сг отличается овес, произрастающий на черноземе выщелоченном; ячмень, выращиваемый на серых лесных почвах, накапливает 7л и Со, пшеница - Сс1 и №.

9. Среди овощных культур больше всего ТМ накапливают зеленые культуры и свекла, а меньше всего токсичных элементов обнаружено в огурцах и кабачках. Неодинаковый уровень накопления ТМ зависит от биологических особенностей культуры. Выявлено превышение ПДК (ОДК): 2% от всех исследуемых проб по 2п и Си; 3% по РЬ; по СА - 6%; по Сг - 70%. По Аб, № и Со превышений ПДК (ДОК) не выявлено.

10. Установлено, что диметилформамид может быть использован в качестве экстрагента для извлечения гумусовых веществ и определения содержания ТМ, связанных с органическим веществом почвы. Рекомендуемые соотношения модуля почва-раствор 1:10 или 1:5, время экстракции 8 часов с предварительным настаиванием 12 часов, экстракцию рекомендуется проводить при температуре 30-32°С.

11. Отмечено, что концентрация ТМ связанных с органическим веществом почвы оказалась выше, чем с минеральным субстратом для таких элементов как Сс1, Со и РЬ. Содержания 2п, Си и N1 приблизительно равные для использовавшихся экстрагентов. Также обработка результатов показала, что диметилформамид лишь незначительно извлекает Мп.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Котова Т.В. Содержание тяжёлых металлов в почвах и овощных культурах / Т.В. Котова // Плодородие. 2007. №4. С. 62-63.

2. Котова Т.В. Содержание тяжелых металлов в зерновых культурах в зависимости от типа почв / Т.В. Котова // Вестник Красноярского ГАУ. 2008. № 6. С. 46-48.

3. Котова Т.В. Загрязнение почв тяжелыми металлами и их накопление в растениях / Т.В. Котова // Актуальные проблемы геохимической экологии. Сб. науч. тр. Семипалатинск, 2005. С. 359-365.

4. Котова Т.В. Микроэлементы в почвах юга Тюменской области / Т.В. Котова // АПК в 21 веке: действительность и перспективы. Сб. науч. тр. Тюмень, 2005. С. 46-48.

5. Котова Т.В. Содержание тяжёлых металлов в основных типах почв и продукции растениеводства Тюменской области / Т.В. Котова // Агрохимические приемы повышения плодородия почв и продуктивность с/х культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия. Сб. науч. тр. М., 2006. С. 259-262.

6. Котова Т.В. Тяжелые металлы в почвах и сельскохозяйственной продукции Тюменской области / Т.В. Котова // Современные проблемы загрязнения почв. Сб. науч. тр. М., 2007. С. 87-90.

7. Котова Т.В. Содержание тяжёлых металлов в почвах и овощных культурах юга Тюменской области / Т.В. Котова // Биогеохимия элементов и соединений токсикантов в субстратной и пищевой цепях arpo- и аквальных систем. Сб. науч. тр. Тюмень, 2007. С. 143-146.

Подписано в печать 10.11.2009 г. Тираж 120 экз. Объём 1,0 уч.-изд. л. Формат 60x84/16. Заказ 69.

Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Котова, Татьяна Викторовна

06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель -Заслуженный деятель наук РФ, доктор биологических наук, профессор И.Д. Комиссаров

ТЮМЕНЬ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

1 Обзор литературы.

1.1 Содержание элементов токсикантов в почвах.

1.1.1 Миграция и аккумуляция элементов токсикантов.

1.1.2 Краткая характеристика элементов.

1.2 Содержание элементов токсикантов в растительности.

2 Объекты и методика исследований.

2.1 Объекты исследований.

2.1.1 Таежно-лесная зона.

2.1.2 Лесостепная зона.

2.2 Методика исследований.

3 Характеристика экстрагента и режимов экстракции для извлечения токсичных элементов, связанных с органическим веществом почвы.

4 Элементы токсиканты в почвах юга Северного Зауралья.

4.1 Валовые формы тяжёлых металлов.

4.2 Подвижные формы тяжелых металлов.

5 Элементы токсиканты в зерновых культурах.

6 Элементы токсиканты в картофеле и овощных культурах.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Содержание и распределение элементов токсикантов в почвах и растительной продукции юга Северного Зауралья"

Актуальность исследований. Почва — это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе, которыми она отличается ' от материнской (почвообразующей) породы.

В настоящее время в почвоведении накоплено достаточно много сведений о содержании и соединениях в почвах основных типоморфных элементов, диагностирующих главный почвообразовательный процесс в почвенном профиле; элементов-биофилов, энергично переходящих из почв в состав растений, микроэлементов, необходимых для живых организмов в оптимальных количествах и вредных в избыточных. Нужна концепция об общих закономерностях распределения в почвах химических элементов. Анализ химического состава почв имеет большое значение в разработке программ оптимизации природопользования. Характеристика территориальных и внутрипрофильных закономерностей распределения элементов токсикантов в почвах, а так же определение особенностей их миграции и аккумуляции являются основой для оценки фоновой геохимической структуры и устойчивости ландшафтов к загрязнению. Кроме того, химический состав почв отражает характер литологического строения территории и особенности техногенного и биологического круговорота веществ. Все это определяет большое научное и практическое значение изучения химического состава почв.

Возникшие экологические проблемы сделали актуальными фундаментальные исследования природных и антропогенных факторов, определяющих содержание и распределение широкого перечня химических элементов в почвах, их доступность растениям, способность переходить в гидросферу и атмосферу. Только на основе этих исследований можно осуществлять необходимый экологический мониторинг, решать практические почвенно-агрохимические и иные задачи. Результаты таких исследований позволяют обнаружить и объяснить пространственные изменения элементного химического состава почв. Они имеют важное практическое применение как методологическая основа регулирования плодородия пахотных почв, улучшения нарушенных земель.

Выявление районов с оптимальным или избыточным содержанием тяжелых металлов в почвах дает возможность регулировать уровень их содержания для получения полноценной сельскохозяйственной продукции. Решению данной проблемы в условиях Западной Сибири посвящены научные труды (Каретин, 1990; Ильин, Сысо, 2001; Красницкий, 2001; Синявский, 2001; Телицын, Скипин, 2005; Ваймер, 2006; Судакова, 2006; Квашнина, 2007).

Почвенный покров Северного Зауралья весьма разнообразен. Многообразие почв, их физических и физико-химических свойств обусловили существенную вариабельность концентраций химических элементов. В связи с этим особую значимость приобретает выявление биогеохимических ситуаций поведения химических элементов по природно-почвенным зонам юга Северного Зауралья.

Знание закономерностей миграции элементов токсикантов в экосистемах позволяет свести к минимуму негативные последствия при использовании природных ресурсов. Это может быть реализовано путем изучения ландшафтов на биогеохимическом уровне, проведением исследований сходства и различий в содержании тяжелых металлов между компонентами ландшафтов с учетом пространственного распределения.

В настоящее время зональные особенности распределения тяжелых металлов в компонентах агроландшафта и их взаимосвязь с биогеохимическими условиями окружающей среды еще недостаточно изучены. Такая информация важна для научной поддержки мер по обеспечению экологической безопасности территории и производства сельскохозяйственной продукции. Это определило выбор и актуальность проведенных исследований.

В связи с этим комплексное изучение динамики внутрипрофильного и пространственного распределения валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах юга Северного Зауралья, а также их техногенной нагрузки на агроландшафты является актуальной проблемой.

Задачи исследований:

3. Изучить и дать оценку содержания тяжелых металлов в различных сельскохозяйственных культурах.

4. Выявить особенности распределения элементов токсикантов в органах зерновых культур.

5. Определить экстрагирующую способность диметилформамида по отношению к элементам токсикантам, связанным с органическим веществом почвы.

Объектами исследований являются: почвы земель сельскохозяйственного назначения, зерновые и овощные культуры.

Научная новизна исследования. Впервые систематизированы многолетние результаты агроэкологического мониторинга почв юга Северного Зауралья. Получена новая информация о внутрипрофильной аккумуляции элементов токсикантов: As, Hg, Си, Zn, Cd, Pb, Co, Ni, Cr, Mn различными типами почв и сельскохозяйственными культурами. Дана агроэкологическая оценка концентрации элементов в системе почва-растение.

Впервые для определения количества элементов токсикантов, связанных с органической частью почвы, как экстрагент применен диметилформамид. В ходе эксперимента выявлено влияние соотношения массовых количеств почвы с растворителем, температурного и временного режимов на качество экстракции гумусовых веществ и количество тяжелых металлов связанных с органической частью почвы.

Практическая значимость работы. Установлены количественные показатели поступления в органы растений и выноса элементов токсикантов из почвы для оценки конкретной экологической обстановки в агроэкосистемах, позволяющие прогнозировать изменение подвижности элементов токсикантов в зависимости от типа почвы, а также почвенно-географического расположения. Выявленная видовая специфика уровня накопления элементов токсикантов сельскохозяйственными культурами может служить основой для подбора культур, устойчивых к накоплению элементов токсикантов на определенных типах почв, в конкретных почвенно-экологических условиях. Проведенные методические исследования могут быть приняты во внимание при определении содержания элементов токсикантов связанных с органическим веществом почвы. Полученные данные на базе сети закрепленных контрольных участков позволяют отслеживать и прогнозировать динамику экологического состояния почв, растениеводческой продукции, а также выявлять закономерности распределения экотоксикантов в пространстве. Материалы исследования могут быть использованы для характеристики безопасности территории, производящей основной объём продуктов питания для населения Тюменской области. Результаты исследований используются в учебном процессе при изучении спецкурса «Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания».

Положения, выносимые на защиту:

- характер миграции элементов токсикантов отражает почвенный профиль земель сельскохозяйственного назначения юга Северного Зауралья; особенности накопления и распределения элементов токсикантов зерновыми культурами зависит от вида растений и типа почвы; агроэкологическая оценка содержания изучаемых элементов в картофеле и овощной продукции; диметилформамид - один из возможных экстрагентов тяжелых металлов, связанных с органическим веществом почвы.

Личный вклад автора. Полевые исследования, морфологическое описание почв, сбор и подготовка образцов к физико-химическим анализам, определение содержания элементов токсикантов в почвах и сельскохозяйственной продукции, анализ, обобщение и интерпретация полученных результатов проведены лично автором.

Апробация работы. Результаты исследований представлены и обсуждены на заседаниях кафедры; на V Международной биогеохимической школе «Актуальные проблемы геохимической экологии» (Семипалатинск, 2005); на региональной научно-практической конференции молодых учёных «АПК в 21 веке: действительность и перспективы» (Тюмень, 2005); на Международной научной конференции «Агрохимические приемы повышения плодородия и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (Москва, 2006); на II Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2007);" на Международной научно-практической конференции «Биогеохимия элементов и соединений токсикантов в субстратной и пищевой цепях агро- и аквальных систем» (Тюмень, 2007).

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 129 страницах. Диссертация содержит 18 таблиц, 28 рисунков и 15 приложений. Список использованных источников состоит из 118 наименований, в том числе 30 иностранных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Котова, Татьяна Викторовна

1. Различия в содержании и характере распределения тяжелых металлов в основных типах почв сельскохозяйственного назначения юга Северного Зауралья обусловлены зональной неоднородностью геоморфологических, климатических и гидрографических условий, определяющих процесс почвообразования.2. Установлены влияния содержания гумуса и реакции среды (рН) на внутрипрофильное распределение элементов токсикантов.Исследованиями обнаружила сильная положительная зависимость в черноземе выщелоченном между содержанием гумуса и Zn (г=0,78) и Мп (г=0,85). Сильная обратная связь в черноземе выщелоченном установлена между реакцией среды и содержанием Си (г=-0,79), Со (г=-0,80) и Мп (г=-

3. Определены особенности внутрипрофильного распределения валовых форм тяжелых металлов в основных типах почв: для серых лесных почвах в большей степени характерно аккумулятивно-иллювиальный распределение, аккумулятивный тип распределения отмечается для хрома и марганца. Аккумулятивное и аккумулятивно-иллювиальное распределение элементов свойственно черноземам выщелоченным. Независимо от типа почвы и их зонального расположения элювиально-иллювиальное распределение характерно для As.4. Установлена закономерность в перераспределении валовых форм: As, Zn, Pb, Сг и Мп в целом с севера на юг территории в виде возрастающих рядов; Ni и Со в виде убывающих значений с севера на юг. В распределении Hg и Си различных почвенно-географических зон зависимостей не выявлено. Уровни концентраций элементов токсикантов в основных типах почв юга Северного Зауралья не превышают кларк, исключение составляют As и Cd.5. Выявлена определенная закономерность в перераспределении подвижных форм тяжелых металлов с севера на юг территории в виде убывающих рядов по Mn, Ni и Zn; возрастающих значений с севера на юг по РЬ и Со. Зависимостей в распределении Си, Сг и Cd по почвенно географическим зонам не наблюдается. В среднем доля подвижных форм тяжелых металлов от их общего содержания в почвах колеблется в пределах

2-40%. Максимальная подвижность характерна для соединений Cd, а минимальная - для Сг. По способности переходить в подвижную форму соединения тяжелых металлов выстраиваются в следующий убывающий ряд: Cd > Mn > Pb > Ni > Си > Со > Zn > Сг.6. Подвижные формы всех элементов в исследуемых почвах имеют четыре типа внутрипрофильного распределения: аккумулятивный - Си (во всех типах почв), Zn (серые лесные почвы), Мп и РЬ (черноземы

выщелоченные); аккумулятивно-иллювиальный - Со и Ni (черноземы

выщелоченные), РЬ (серые лесные почвы); элювиально-иллювиальный - Cd, Ni, Сг и Мп (серые лесные почвы); равномерный - Со (серые лесные), Сг (черноземы выщелоченные).7. Уровни содержания всех элементов токсикантов в гумусовых горизонтах и в профиле в целом практически не различаются, что указывает на отсутствие техногенного загрязнения тяжелыми металлами.8. Концентрация элементов токсикантов в исследованных зерновых культур не превышает ПДК и ОДК, исключение составляет Сг - превышение в 2,3 раза. Общий для всех зерновых культур следующий убывающий ряд поглощения элементов: Mn > Zn > Си > Сг > Ni > Pb > Cd > Со. Накопление элементов токсикантов выявлено в корнях, а наименьшее содержание отмечено в генеративных органах. Среди зерновых культур выращиваемых на основных типах почв высоким содержанием РЬ, Мп, Си и Сг отличается овес, произрастающий на черноземе выщелоченном; ячмень, выращиваемый на серых лесных почвах, накапливает Zn и Со, пшеница — Cd и Ni.9. Среди овощных культур больше всего тяжелых металлов накапливают зеленные культуры и свекла, а меньше всего токсичных элементов обнаружено в огурцах и кабачках. Неодинаковый уровень накопления тяжелых металлов зависит от биологических особенностей культуры. Выявлено превышение ПДК (ДОК): 2% от всех исследуемых проб по Zn и Си; 4% по РЬ; по Cd - 6%; по Ni - 8%; по Сг - 70%. По As, Hg и Со превышений ПДК (ДОК) не выявлено.10. Установлено, что диметилформамид может быть использован в качестве экстрагента для извлечения гумусовых веществ и определения содержания тяжелых металлов, связанных с органическим веществом почвы.Рекомендуемые соотношения модуля почва-раствор 1:10 или 1:5, время экстракции 8 часов с предварительным настаиванием 12 часов, экстракцию

11. Отмечено, что концентрация тяжелых металлов связанных с органическим веществом почвы оказалась выше, чем с минеральным субстратом для таких элементов как Cd, Со и РЬ. Содержания Zn, Си, Мп и Ni приблизительно равные для использовавшихся экстрагентов.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Котова, Татьяна Викторовна, Тюмень

1. Абуталыбов М.Т. Значение микроэлементов в растениеводстве /М.Т. Абуталыбов //Баку: Кн. Изд-во, 1961. - 120 с.

2. Агроклиматические ресурсы Тюменской области. Л.:Гидрометеоиздат, 1972- 151 с.

3. Адерехин П.Г. Микроэлементы в системе почва-растениеЦентрально-Черноземных областей / П.Г. Адерехин, Н.А. Протасова, Д.Ю. Щеглов // Агрохимия. - 1978. - №2 - 102-105.

4. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В.Алексеев //-Л.: Агропромиздат, 1987. - 345 с.

5. Алексеенко В. А. Экологическая геохимия: учебник / В. А.Алексеенко - М.: Логос, 2000. - 627 с.

6. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы еготрансформации / Л.Н. Александрова // - Л.: Наука, 1980 - 287 с.

7. Большаков В.А. Агрогенное загрязнение почвенного покроватяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация / В. А. Большаков, и др. //-М., 1993.-90 с.

8. Боме Н.А. Биологические свойства семян и феногенетическийанализ культурных растений: Учеб.-метод. пособие для вузов / Н.А. Боме, А.А. Белозерова, А.Я. Боме // - Тюмень: Изд-во ТГУ, 2007- 79 с.

9. Борисочкина Т.И. Эколого-геохимические исследованияповедения тяжелых металлов в системе: атмосферные осадки-почварастительность / Т.И. Борисочкина, О.В. Кайданова // Геохимия техногенеза: Тез. докл. 2 Всес. совещ. - Минск, 1991- 32-33.

10. Важенин Е.А. Химические и минералогические исследования почвв окресностях металлургических предприятий / Е.А. Важенин // Бюлл. Почв, ин-т им. В.В. Докучаева. - 1983. - Вып. 35. - 32-35.

11. Важенин И.Г. Техногенез и экологические аспекты почвоведения /И.Г. Важенин // Расширенное воспроизводство плодородия почв в интенсивном земледелии: Науч. тр. Почвенного ин-та им. В.В. Докучаева М. :-1988.-С. 110-117.

12. Важенин Н.Г. Диагностика плодородия почв, подверженныхтехногенному загрязнению / Е.А. Важенин // Бюлл. Почв, ин-та ВАСХНИЛ. 1987.-№40-С. 40-45.

13. Ваймер А.А. Тяжёлые металлы в почве и сельскохозяйственнойпродукции в условиях Тюменской области / Автореф. канд. дис. - Тюмень., 1999.-24 с.

14. Василевская В.Д. Фракционный состав соединений металлов впочвах южнотаежного Заволжья / В.Д. Василевская, И.Н. Шибаева // Почвоведение. - 1991. - №11 - 14-23.

15. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов вглавных типах изверженных горных пород земной коры /А.П. Виноградов // Геохимия. -1962. - №7 - 555-571.

16. Водяницкий Ю.Н. Изучение тяжелых металлов в почвах / Ю.Н.Водяницкий // - М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2005. - 110 с.

17. Гармаш Н.Ю. Влияние тяжелых металлов на содержаниехимических элементов в растения пшеницы / Н.Ю. Гармаш // Химия в сельском хозяйстве. - 1987. - №3 - 57-60.

18. Гигиенические требования к качеству и безопасностипродовольственного сырья и пищевых продуктов. Санитарные правила и нормы - СанПиН 2.3.2.1078 - 01. - М . : 2001. - 269 с.

19. Головатый СЕ. Тяжелые металлы в агроэкосистемах / СЕ.Головатый // - Минск, 2002. - 240 с.

20. Горюнова Т.А. Тяжелые металлы в почвах бассейна реки Алей(Алтайский край) / Т.А. Горюнова, А.В. Пузанова, М. А. Мальгина // География и природные ресурсы. - 2001. - №3 - 70-76.

21. ГОСТ 30692-2000. Корма, комбикорма, комбикормовое сырьё.Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия. Введен 01.01.2002. М., Издательство стандартов. 9 с.

22. ГОСТ 30178-96. Сырьё и продукты пищевые. Атомноабсорбционный метод определения токсичных элементов. Введён 01.01.1998. М., Издательство стандартов. 12 с.

23. ГОСТ 26929-94. Сырьё и продукты пищевые. Подготовка проб.Минерализация для определения содержания токсичных элементов. Введён 0101.1996. М., Издательство стандартов. 15 с.

24. ГОСТ 27927-86. Сырьё и продукты пищевые. Методы определенияртути. Введён 01.0^.86. М., Издательство стандартов. 23 с.

25. Глазовская М.А. Биогеохимическая организованностьэкологического пространства в природных и антропогенных ландшафтах как критерий их устойчивости / М.А. Глазовская // Изв. РАН. Сер. Географ. 1992. - № 5 - С . 5-12.

26. Джувеликян Х.А. Подвижные формы тяжелых металлов вчерноземах незагрязненных ландшафтах / Х.А. Джувеликян // Вестник ВГУ. Серия Химия. Биология. Фармация. - 2005. - №1 - 101-112.

27. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении:Учебник / Е.А. Дмитриев //- М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. - 328 с.

28. Добровольский В.В. География микроэлементов: Глобальноерассеяние / В.В. Добровольский // - М.: Мысль, 1983. - 272 с.

29. Добровольский В.В. Геохимия микроэлементов в почве ибиосфере / В.В. Добровольский // Почвоведение- 1984- №12 - 68-78.

30. Ивлев A.M. Биогеохимия / A.M. Ивлев // - М.: Высшая школа,1986.-315 с.

31. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / В.Б.Ильин //-Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.

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

33. Ильязов Р.Г. Адаптация агроэкосферы к условиям техногенеза:Монография / Р.Г. Ильязов и др. //- Казань: Изд-во «Фэн» Академии наук РТ, 2006. -664 с.

34. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / Пер. санг. / А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас // - М.: Мир, 1989. - 439 с.

35. Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области: Монография / Л.Н.Каретин // - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990. - 286 с.

36. Квашнина Ю.А. Мониторинг почв и растительной продукции посодержанию тяжелых металлов на юге Тюменской области / Автореф. канд. дис. - Тюмень, 2007. - 16 с.

37. Ковальский В.В. Геохимическая экология / В.В. Ковалевский // —М.: Колос, 1974.-299 с.

38. Ковалевский А.Л. Основные закономерности формированияхимического состава растений / А. Л. Ковалевский // Биогеохимия растений. Улан-Уде: Бурятское кн. изд-во, 1969. - 6-28.

39. Ковда В.А. Проблемы защиты почвенного покрова и биосферыпланеты / В.А. Ковда // - Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН, 1989. - 120 с.

40. Краснокутская О.Н. Хром в объектах окружающей среды / О.Н.Краснокутская, М.А. Кузьмич, Л.П. Выродова // Агрохимия. - 1990. - №2 128-140.

41. Красницкий В.М. Агроэкотоксикологическая оценка агроценозов:Монография /В.М. Красницкий // - Омск: Из-во ОМГАУ, 2 0 0 1 - 68 с.

42. Ладонин Д.В. Взаимодействие гуминовых кислот с тяжелымиметаллами / Д.В. Ладонин, СЕ. Марголина // Почвоведение. - 1997. - №7 806-811.

43. Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическомзагрязнении/ И.Н. Лозановская, Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова // - М.: Высшая школа, 1998. - 287 с.

44. Лукашев К.И. Микроэлементы в ландшафтах Беларусской ССР /К.И. Лукашев, Н.Н. Петухова // Почвоведение. 1974. - №8. - 47-49.

45. Матвеев Н.М. Экологические основы аккумуляции тяжёлыхметаллов сельскохозяйственными культурами в лесостепном и степном Поволжье: Монография / Н.М. Матвеев, В.А. Павловский, Н.В. Прохорова // - Самара: Изд-во Самарского ун-та, 1997. - 215 с.

46. Методические указания по определению тяжелых металлов впочвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1993.-62 с.

47. Методические указания по проведению комплексногомониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. МСХ РФ. М.: 2003.-35 с.

48. Минеев В.Г. Экологические проблемы агрохимии / В.Г. Минеев //- М . , 1988-283 с.

49. Минкина Т.М Взаимодействие тяжелых металлов с органическимвеществом чернозема обыкновенного / Т.М. Минкина, Г.В. Мотузова, О.Г. Назаренко // Почвоведение. - 2006. - №7 - 804-811.

50. Мотузова Г.В. Уровни и природа варьирования содержаниймикроэлементов в почвах лесных биогеоценозов / Г.В. Мотузова // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. — 1992. — Вып. 14 — 57-68.

51. Мотузова Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системнаяорганизация, экологическое значение, мониторинг / Г.В. Мотузова // — М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. - 168 с.

52. Найштейн Я. Гигиена Окружающей среды и примененияудобрений / Я. Найштейн, Г.В. Меренюк, Г.Я. Чергинец // - Кишинев: Штинница, 1987. - 143 с.

53. Ниязов А.Х. Содержание и характер распределения свинца и ртутив некоторых почвенных типах Малого Кавказа Азербайджанской ССР / А.Х. Ниязов, и др. // Матер. Респ. почвен.-агрохим. совещ. - Баку, - 1990. - 222-225.

54. Обухов А.И. Тяжелые металлы в почвах и растениях большихгородов / А.И. Обухов, и др. // Тез. докл. 8 Всес. Съезда почвоведов. Новосибирск, - 1989. - 164-170.

55. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва- растениеудобрение / М.М. Овчаренко // - М.: Высшая школа, 1997. - 290 с.

56. Орешкин В.Н. Распределение тяжелых металлов в почвахморфологических структур Убсунурской котловины / В.Н. Орешкин, и др. // Информационные проблемы изучения биосферы Убсунурская котловина природная модель биосферы. Пущино, 1990. - 260-273.

57. Ориентировочные допустимые концентрации тяжелых металлов имышьяка в почвах. Гигиенические нормативы 2.1.7.020-94. - М.: Госкомсанэпидемнадзор России, 1995. - 6 с.

58. Орлов Д.С. Химия и охрана почв / Д.С. Орлов // Соросовскийобразовательный журнал - 1996. - №3. - 65-74.

59. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология иохрана биосферы при химическом загрязнении / Д.С. Орглов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская // - М.: Высшая школа, 2002 . - 234 с.

60. Пейве Я.В. Микроэлементы и биологическая фиксацияатмосферного азота / Я.В. Пейве // Тимиряз. Чтен. 31. — М., 1971. - 53-62.

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

62. Перельман А.И. Геохимия ландшафта: Учебное пособие / А.И.Перельман, Н.С. Касимов / Издание 3-е переработанное и дополненное - М.: Астрея, 2000,-715 с.

63. Полевой В. В. Физиология растений / В.В. Полевой // — М.:Высшая школа, 1989. - 240 с.

64. Попович Л.П. Экологические проблемы почвоведения / Л.П.Попович // Основные направления получения экологически чистой продукции растениеводства.: Тез. док. Респ. науч.-производств. конф. — Горки, 1992.-С. 116-120.

65. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева // - М.: Изд-воМГУ, 1989.-312 с.

66. Протасова Н.А. Редкие и рассеянные элементы в почвахЦентрального Черноземья / Н.А. Протасова, А.П. Щербакова, М.Т. Копаева // -Воронеж.: Изд-во Воронежского ун-та, 1992. - 168 с.

67. Рифлекси Р.А. Основы общей экологии / Р.А. Рифлекси - М.:Мысль, 1997.-364 с.

68. Рэуце К. Борьба с загрязнением почвы / К. Рэуце, Кырся // - М.:Агропромиздат, 1986. - 222 с.

69. Рябинина З.Н. Сохранение животного и растительного мира врайонах Оренбургской области с неблагоприятными экологическими условиями / З.Н. Рябинина // - Оренбург, 2000. - 55 с.

70. Сает Ю.Е. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Раевич,Е Л . Янин//-М.: Недра, 1990.-319 с.

71. Синявский В.А. Тяжелые металлы в почвах исельскохозяйственной продукции Курганской области / В.А. Синявский, Д.Е. Борисков // Экологическое состояние почв и растений Западной' Сибири. Омск: Ом ГАУ, 1997. - 14-19.

72. Сердюкова А.В. Свинец в почвах техногенного и природноголандшафтов и потребление элемента растениями: Автореф. канд. дис. — М., 1981.-24 с.

73. Соколов О.А. Атлас распределения тяжелых металлов в объектахокружающей среды / О.А. Соколов, В.А. Черников, С В . Лукин // - Белгород: КОНСТАНТА, 2008. - 188 с.

74. Соколова О.Я. Влияние техногенного воздействия на содержаниеваловых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах / О.Я. Соколова и др. // Вестник ОГУ. - 2006. - № 2. - 35-42.

75. Судакова И.К. Эколог - токсикологическое состояние почв исельскохозяйственной продукции юга Тюменской области / Автореф. канд. дис. - Тюмень, 2006. - 24 с.

76. Телицын В.Л. Гидроморфные и полугидроморфные почвыгеосистем Западной Сибири и их рациональное использование / В.Л. Телицын, Л.Н. Скипин // - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. - 227 с.

77. Тощев В.В. Изучение уровня загрязнения растительной продукциитяжелыми металлами / В.В. Тощев, Н.Г. Загарская, В.Д. Коноплев // Агрохимический вестник. - 2001. - №5. — 12-13.

78. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение - М.: Издво «Пролетарский светоч», 1997. - 290 с.

79. Цинк и кадмий в окружающей среде. - М.: Наука, 1992. - 199 с.

80. Цветкова Н.Н. Микроэлементы в жизни степного леса / Н.Н.Цветкова // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - 1997. -Т.7. - 101-113.

81. Черных Н.А. Экотоксикологические аспекты загрязнения почвтяжелыми металлами / Н.А. Черных, Н.З. Милащенко, В.Ф. Ладонин // - М.: Изд-во «Агроконсалт», 2001 - 174 с.

82. Черных Н.А. Экологический мониторинг токсикантов в биосфере:Монография / Н.А.Черных, Н.Сидоренко // - М.: Изд-во РУДН, 2003. - 430 с.

83. Шеуджен А.Х. Биогеохимия / А.Х. Шеуджен // - Майкоп:ГУРИПП «Адыгея», 2003. - 333 с.

84. Щелкунов Л.Ф. Пища и экология / Л.Ф. Щелкунов, М.С. Дудкин,В.Н. Корзун // - Одесса: ЦСП «Оптимум», 2000. - 517 с.

85. Ягодин Б.А. Никель в системе почва-удобрение-животное ичеловек / Б.А. Ягодин, В.В. Говорин, С В . Виноградова // Агрохимия. - 2001. - № 1 . - С . 128-138.

86. Adriano D.G. Trace elements in the terrestrial environment / D.G.Adriano - Springe-Verlag, New York, Berlin, Heidelberg, Tokio. - 1986. - 533 p.

87. Aichberger K. Schwermetallgehalte einiger BodenprofileOberosterrichs / K. Aichberger- Bodenkultur, 1980. - T.31. - S. 215.

88. Bheemalingeswara K. Geochemical exploration data: utility inenvironmental studies / К Bheemalingeswara-Rapp // Och medd. - 1991. - № 69. P. 123-125.

89. Bloomfield C. The translocation of metals in soils, in : The Chemistryof Soil Processes, Greenland / С Bloomfield and Hayes, M.H.B., Eds, John Wiley & Sons, New York. - 1981. P. 463.

90. Bowen H.J.M. Environmental Chemistry of the Elements/ H.J.M.Bowen. London: Acad. Press., 1979. - 317 p.

91. Dumontet S. Limited downward migration of pollutant metals (Cu, Zn,Ni and Pb) in acidis virginpeat soil near asmelter / S. Dumontet, M. Levesque, S.P. Mathur // Water. Air. and Soil Pollut. - 1990. - Vol. 49, № 3. - P. 329-342.

92. Filzek P.D.B. Metal effect on soil invertebrate feeding : measurementsusing the bait lamina method / P. D. B. Filzek, et al. // Ecotoxicology. — 2004. Vol. 13.-P. 807-816.

93. El-Bassam N. Municipal sludge as organic fertilizer with specialreference to the heavy metals constituents in : Soil Organic Matter Studies. / ElBassam N., Tietjen С - IAEA. Vienna, 1977. - Vol. 2. - P. 253.

94. Griffin R.A. Effect of pH on adsorption of chromium from landfillleachate by clay minerals / R.A. Griffin, A.K., R.R. Frost, J. Environ // — Sci. Health,-1977.-P23-25.

95. Grill E. Schutz der Pflanzen vol Schwermetallen / E. Grill // Jahrb.Akad. Wiss. Cottingen Jahr. 1989. - Guttingen, - 1990. - S.21-24.

96. Hargitai L. The mobility of toxic heavy metals as by the environmentprotectional capacity of soils / L. Hargitai // Transact. 14 th Int. Congr. Soil Sci. Vol. 2. Aug. 12-18 , 1990. Kyoto. Kyoto, 1990. P. 102-107.

97. Hodgson J.F. Micronutrient cation compeexes in soil solution / J.F.Hodgson, H.R. Geering. , W.A. Norvell - Soil Sci. Soc. Am. Proc, I, 29, 665, 1965; II, 30, 723. 1966.

98. Inskeep W.P. Thermodynamic predictions for the effects of rootexudates on metal speciation in the rhizophere / W.P. Inskeep, S.D. Comfort // J.Plant. Nutr. Vol. 9. 3-7. 1986. P. 567-586.

99. Kozel P., Koncentrace tikich kovuvpudichnikterich lokalitJablunkovska / P. Kozel, I. Holoubek, Z. Pavlov, P. Menoik. // Acta Univ. palack. olomuc. fac. rerum nature, boil. 1988. T. 93. 28. S. 59-77.

100. Landa E.R. The retention of metallic mercury vapour by soils. / E.R.1.nda - Geochim Cosmochim. Acta.42, 1407, 1978.

101. Madejon P. Bioaccumulation of As, Cd, Cu, Fe and Pb in wild grassesaffected by the Aznalcollar mine spill (SW Spain). / P. Madejon, J.M. Murillo, T. Maranon // The Science of the Total Environment. - 2002 1 - 3 - P. 105-120.

102. McKenzie R.M. Manganes oxides and hydroxides, in Minerals in SoilEnvironment / R.M. McKenzie, J.B. Dixon, S.B. Weed. Eds. // Soil Science Society of America Madison, Wiss., 1977, P 181.

103. Mutsth F. Waldbodenzustandsinventur uberblick zurschwermetallsituation osterreichischer waldboden / F. Mutsth // FBVA- Ber. 1991. 49. S. 39-48.

104. Naidenov M. Nondestructive neutron activation analyses of Bulgariasoils / M. Naidenov, A. Travesi // Soil Sci., 1977. -Vol . 124. P. 152.

105. Pettersson S. Mikronoringsomntna ur voxtfysiolodisk synpunktupptagnind, function och samples / S. Pettersson // Kgl. skods-och lantbruksakad.tijdskr. 1984. Vol. 123. 16 P. 7-20.

106. Roca J. Prediction of available heavy metals by six chemical extractansin a sewage sludge-amended soil / J. Roca, F. Pomares // Commun. Soil Sci. and Plant Anal. 1991. Vol. 22. 19-20. P. 2119- 2136.

107. Rorison J.H. The response of plants to acid soils / J.H. Rorison //Experimentia. 1986. Vol. 42. 4. P. 357-362.

108. Shacklette H.T. Elements in fruits, and vegetable from areas ofcommercial production in the Conterminous United States / H.T. Shacklette // U. S. Geol. Surv. Prof. Pap., 1980. - P . 149.

109. Shacklette H.T. Mercury in the environment - surficial materials of thecoterminous United States / H.T. Shacklette, J.G. Boernger, B.L. Turner // U.S. Geol. Surv. Circ. - Washington, 1984 - P. 111-114

110. Stoltz E. Accumulation properties of As, Cd, Cu, Pb and Zn by fourwetland plant species growing on submerged mine tailings / E.Stoltz, M. Greger // Environmental and Experimental Botany. - 2002, 3. — P. 271-280.

111. Szakman G. Investigations on the trace element geochemical interactionbetween soil and vegetation: concentration of manganese, zinc, copper in the soil and in Dactylis glomerata L. / G. Szakman // Stud. hung. 1986. Vol. 19. P. 53-61.

112. Violante A. Biophysico - Chemical Processes of Metal and Metalloidsin Soil Environment / A. Violante, P.M. Huang, G. Gadd. // John Wiley& Sons 2007 (in press).

113. Wood J.M. Biological cycles for toxic elements in the environment /J.M. Wood//Science. 1974. Vol. 183. P. 1049-1059.

114. Zolotareva B. Main features of trace elements in soil / B. Zolotareva //Transact. 14 th Int. Congr. Soil. Sci. Vol. 2. Aug. 12-18, 1990, Kyoto. Kyoto. 1990. P. 394-395.

Информация о работе

Котова, Татьяна Викторовна
кандидата биологических наук
Тюмень, 2009
ВАК 06.01.03

Диссертация

Содержание и распределение элементов токсикантов в почвах и растительной продукции юга Северного Зауралья - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы