Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Тяжелые металлы (кадмий, цинк, медь, никель) в системе торфяная низинная почва - растение

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Тяжелые металлы (кадмий, цинк, медь, никель) в системе торфяная низинная почва - растение"

ии3057Э23

ГУБИН Алексей Николаевич

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ (КАДМИЙ, ЦИНК, МЕДЬ, НИКЕЛЬ) В СИСТЕМЕ ТОРФЯНАЯ НИЗИННАЯ ПОЧВА - РАСТЕНИЕ

Специальность 06 01 04 - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - Пушкин 2007

003057923

Диссертационная работа выполнена на кафедре агрохимии и агроэкологии ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»

академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ¡Ефимов Виктор Никифорович] кандидат биологических наук, доцент Ефремова Марина Анатольевна доктор биологических наук, профессор Дричко Владимир Федорович кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Чернов Дмитрий Викторович Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН

Защита диссертации состоится «24» мая 2007 г в /у часов на заседании диссертационного совета Д 220 060 03 в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу 196601, Санкт-Петербург - Пушкин, Петербургское шоссе, д 2, корпус 1 а, ауд 239, тел (812)4764444 (доб 296), факс (812) 4650505, e-mail spbeau@mail ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «

апреля 2007 г

Автореферат размещен на сайте http //www spbgau spb ru/news shtml

.» апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Научные руководители'

Официальные оппоненты

Ведущая организация

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В условиях крайне напряженной экологической ситуации, складывающейся во многих регионах мира, геохимические циклы тяжелых металлов (ТМ) в биосфере определяются не столько естественным перераспределением, сколько антропогенной деятельностью Установлено, что влияние химизации окружающей среды на растения, животных и человека осуществляется посредством пищевых цепей, которые объединяют в единую систему миграции растительный и животный мир конкретных сообществ Наибольшую опасность ТМ представляют для человека, находящегося на вершине цепи питания, где он может получать продукты, концентрация токсикантов в которых в 100-10000 раз более высокая, чем в почвах Таким образом, изучение загрязнения биосферы ТМ одна из важных проблем современной агроэкологии Изучению поведения ТМ в почвах было посвящено значительное количество научных исследований Однако до сих пор остается открытым вопрос нормирования их содержания в органогенных почвах, наиболее ярким представителем которых, с точки зрения растениеводства, являются интразональ-ные торфяные низинные почвы Познание механизмов распределения ТМ в системе торфяная низинная почва - растение позволит правильно оценивать вероятность их накопления в с -х продукции, разработать эффективные методики снижения их подвижности в органогенных почвах

Цель и задачи исследований. Изучение закономерностей распределения кадмия, цинка, меди и никеля в системе торфяная низинная почва - растение

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач

- определить параметры распределения Сё, 2п, Си, N1 в системе почва -растение в зависимости от степени загрязнения почвы поллютантами,

- выявить зависимость подвижности ТМ в системе почва - растение от основных физико-химических показателей торфяной низинной почвы,

- изучить влияние калия (К) на процессы накопления ТМ овсом из почвы,

- оценить влияние загрязнения торфяной низинной почвы ТМ на биометрические и биохимические показатели овса

Научная новизна. Проведен сравнительный анализ физико-химических параметров торфяной низинной почвы и параметров накопления Сс1, Ъ&, Си, N1 растениями овса Выявлена зависимость показателей накопления ТМ растениями от зольности почвы, состава зольных элементов, содержания в почве калия Идентифицированы основные соединения поллютантов в торфяной низинной почве, снижающие их подвижность

Практическая значимость. Представленная научная работа дает информацию о физико-химических факторах, способствующих изменению подвижности ТМ в системе торфяная низинная почва - растение Результаты исследований могут быть использованы как основа для прогнозирования накопления ТМ зерновыми культурами, а также для разработки методов снижения накопления токсикантов в пищевых цепях агроценоза в случае использования в про-

изводстве загрязненных органогенных почв Определено влияние загрязнения почвы ТМ на биохимический состав овса

Основные положения, выносимые на защиту:

- распределение Сс1, Ъп, Си, N1 в системе торфяная низинная почва -растение зависит от степени загрязнения почвы экотоксикантами и ее физико-химических параметров,

- содержание калия в торфяной низинной почве может играть существенную роль в процессах накопления Сё, Ъъ, Си, N1 растениями овса,

- тяжелые металлы оказывают значительное воздействие на накопление макроэлементов (ЫРК) овсом из торфяной низинной почвы

Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены и доложены на ежегодной научно-практической конференции профессорского-преподавательского состава СПбГАУ (Санкт-Петербург, Пушкин 2005, 2006), международных научно-практических конференциях «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, ПГСХА, 2005), «Агроэкология и научно-технический прогресс» (Санкт-Петербург, Пушкин, 2005), межвузовской конференции молодых ученых «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург 2006), на международном симпозиуме «Агроэколо-гическая безопасность в условиях техногенеза» (Казань Медок, 2006)

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 10 работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, основных выводов и приложений Диссертация изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 53 таблицы, 21 рисунок Список использованной литературы включает 167 наименований, в том числе 38 источников зарубежных авторов

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучение закономерностей распределения С(1, Ъъ, Си и N1 в системе торфяная низинная почва — растение проводили в вегетационных опытах, поставленных с 2003 по 2006 год

В процессе изучения поведения тяжелых металлов в системе торфяная низинная почва - растение, поставлено три вегетационных опыта 1 Распределение ТМ в системе торфяная низинная почва - растение в зависимости от степени загрязнения почв разной зольности 2 Взаимодействие ТМ и калия в системе торфяная низинная почва - растение 3 Влияние калия на накопление тяжелых металлов Сё, Хп, Си, N1 растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами

В первом и втором вегетационных опытах объектом исследований явились торфяные низинные почвы, отобранные в естественных условиях из верхнего (0 - 25 см) слоя на торфяном массиве болота «Литошицкое» Волосовского района Ленинградской области, которые имеют следующие агрохимические показатели высокозольная - зольность - 17,6 %, степень разложения - 50, рНКа- 5,0, Нг - 124,0 мг-экв/100 г почвы, 8 - 270 мг-экв/100 г почвы, N - 2,87 % на сухой

торф, подвижные формы Р205 и К20 - 57,5 и 46,0 мг/100 г, валовые Р205 и К20

- 730,5 и 100, 7 мг/100 г Нормальнозольная - зольность - 7,2 %, степень разложения - 30, pHKci - 4,8, Нг - 57,0 мг-экв/100 г почвы, S - 180 мг-экв/100 г почвы, N - 2,14 % на сухой торф, подвижные формы Р205 и К20 - 30,5 и 10,8 мг/100 г, валовые Р2С>5 и К20 - 620,0 и 76,5 мг/100 г Фоновое (валовое) содержание в высокозольной торфяной низинной почве Cd, Zn, Си, Ni - 0,098,19,22, 1,13, 3,21 мг/кг почвы соответственно, в нормальнозольной - 0,103, 23,3, 1,34, 9,42 мг/кг почвы В третьем вегетационном опыте мы использовали почвенные образцы торфяных низинных почв, различающихся по агрохимическим свойствам, отобранных на опытно-болотной станции (ОБС) «Минская», республики Белоруссия зольность - 17,7 %, степень разложения - 55, pHKCi- 5,4, Нг - 23,7 мг-экв/100 г почвы, S - 126,5 мг-экв/100 г почвы, N - 3,24 % на сухой торф, подвижные формы Р205 и К20 - 81,9 и 13,7 мг/100 г, валовые Р205 и К20 -305,5 и 123,3 мг/100 г, V - 83,3 %, опытно-мелиоративной станции (ОМС) «Новгородская» Новгородской области зольность - 10,2 %, степень разложения — 45, рНКС1— 4,3, Нг - 19,9 мг-экв/100 г почвы, S — 78,2 мг-экв/100 г почвы, N - 2,96 % на сухой торф, подвижные формы Р205 и К20 - 97,8 и 10,6 мг/100 г, валовые Р205 и К20 - 590,6 и 99,8 мг/100 г, V - 79,6 %, с опытного поля (ОП) «Тоома», республики Эстония зольность - 7,9 %, степень разложения - 49, рНКс1- 5,0, Нг - 25,6 мг-экв/100 г почвы, S - 184,1 мг-экв/100 г почвы, N - 3,53 % на сухой торф, подвижные формы P2Os и К20 — 61,8 и 9,4 мг/100 г, валовые Р205 и К20 - 203,6 и 46,7 мг/100 г, V - 87,9 % Исследуемые почвы различаются по зольному составу Фоновое (валовое) содержание в почве ОБС «Минская» Cd, Zn, Си, Ni - 0,211, 7,312, 2,241, 2,316 мг/кг почвы соответственно, в ОМС «Новгородская» 0,127, 6,121, 2,314, 3,102 мг/кг почвы, в ОП «Тоома» фоновое (валовое) содержание Cd, Zn, Си, Ni - 0,127, 6,121, 2,314, 3,102 мг/кг почвы соответственно

Агрохимические показатели торфяной низинной почвы были определены по методикам ГОСТа

Подвижные соединения ТМ в исходной торфяной низинной почве определяли на атомно-абсорбционном спектрометре (в вытяжках 1н HNO3 и ацетатно

- аммонийного буфера (ААБ) с рН 4,8, для Ni ААБ с рН 4,6) при соотношении торфяной почвы к раствору как 1 20 Фоновые концентрации кадмия, цинка, меди и никеля - методом сухого озоления при t = 550 С в течение 3 часов

В первом вегетационном опыте (2003 г) изучалось поведение ТМ в возрастающих концентрациях, а также устойчивость растений овса к высоким концентрациям металлов (Cd, Zn, Си, Ni) в торфяной низинной почве Для каждого ТМ опыт был представлен пятью вариантами контролем (естественная почва) и четырьмя вариантами с увеличивающейся концентрацией ТМ в почве Воздушно-сухую почву раскладывали по сосудам емкостью 250 мл, масса почвы в сосуде составила, для высокозольной почвы 180 г, а для нормальнозольной 130 г Далее почвы в сосудах увлажняли до полной влагоемкости растворами солей изучаемых металлов в концентрациях Cd - 0, 3, 6, 12, 24, Zn - 0, 150, 300, 600, 1200, Си - 0, 100, 200, 400, 800, № - 0, 100, 200, 400, 800 мг/кг почвы Во всех опытах использовали растворимые в воде соли металлов 3CdS04x8H20,

7п504х7Н20, Си804х5Н20, №С12Х6Н20 Далее почвенные образцы компостировали двенадцать месяцев После окончания сроков компостирования почвы в сосудах увлажняли растворами минеральных удобрений в дозах ЫюоРюоКгоо мг д в на 1 кг почвы (аммиачная селитра, суперфосфат простой и хлористый калий) Затем высевали семена овса по пять штук на сосуд Уборку растений проводили на 55 день

Во втором вегетационном опыте (2004 г") было изучено поведение Сё, Си, N1 в почве и накопление их растениями овса на фоне возрастающих доз калийных удобрений В процессе подготовки эксперимента почву загрязняли четырьмя ТМ в двух концентрациях На нормальнозольной торфяной низинной почве был заложен опыт из четырех вариантов с определенной концентрацией К Растворами солей ТМ увлажняли почву в концентрациях Сс1 - 20, 40, 2п -1000, 2000, Си - 100, 200, N1 - 150, 300 мг/кг почвы Использовали сосуды емкостью 200 мл, масса воздушно-сухой торфяной низинной почвы в одном сосуде составила в среднем 70 г В почву были внесены аммиачная селитра и суперфосфат простой по 100 мг д в /кг почвы, калий в виде 50 % К^Од в трех дозах 200, 400 и 600 мг д в /кг почвы Затем высевали овес по пять штук на сосуд Убирали растения на 50 день

В третьем опыте (2005 г проводилось исследование влияния калийных удобрений на поведение Сё, Ъа., Си, № в почвах, различных по физико-химическим свойствам, а также на накопление ТМ растениями овса из этих почв Опыт состоял из пяти вариантов, различающихся концентрацией калия в почве Растворами солей увлажняли исследуемые почвы в концентрациях Сё -20, Zn - 1000, Си - 100, N1 - 150 мг/кг Емкость сосудов 250 мл, а масса воздушно-сухой почвы в сосуде в среднем составила «Минской» ОБС - 185 г, «Новгородской» ОМС - 140 г, ОП «Тоома» - 145 г В почву вносили аммиачную селитру и суперфосфат простой в дозе 100 мг д в/кг почвы Калий сернокислый в дозах 200, 400, 600 и 800 мг д в /кг почвы Далее почву в сосудах компостировали в течение трех месяцев По истечению срока компостирования высевали семена овса по пять штук на сосуд Уборку растений проводили на 50 день

Повторность опытов 3-х кратная В опытах применяли овес сорта «Астор»

Основные показатели, полученные, в исследованиях, подвергались статистической обработке в программах МБ Ехе12003 и «Б1АЫА»

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1 Вегетационный опыт (2003 г*) 1.1. Влияние загрязнения торфяных низинных почв Сё, Zn, Си, N1 на биомассу овса.

Возрастающие концентрации ТМ снижали массу растений по сравнению с контролем на обеих исследуемых почвах (табл 1) Так, в вариантах с кадмием, цинком и никелем наблюдалось снижение массы растений в 1,5 раза Внесение меди в торфяную почву благоприятно сказалось на росте и развитии растений Масса растений при различных концентрациях токсиканта в высокозольной почве выше, чем в контроле, максимума она достигает в 3 варианте при Сигоо

Благотворное действие Си (прибавка в 3 варианте массы к контролю составила в среднем 15 % на высокозольной и нормальнозольной почвах) на растения можно объяснить восполнением недостатка этого микроэлемента на торфяной почве В публикациях рекомендуется считать предельно-допустимой концентрацией ТМ в почве такую его концентрацию, которая снижает урожайность растений на 10 % (Овчаренко М М, 1997)

Таблица 1 Влияние возрастающих концентраций ТМ в торфяной почве на

изменение массы растений овса

В Cd Zn

А высокозоль нормально высокозоль нормально

Р пая почва зольная почва пая почва зольная почва

И А Н Т Ы масса растений, г/со суд* изменение к контролю, г/сосуд масса растений, г/со суд* изменение к контролю, г/сосуд масса растений, г/со суд* изменение к контролю, г/сосуд масса растений, г/со суд* изменение к контролю, г/сосуд

ТМ1 - контроль 0,743 - 0,490 - 0,727 - 0,407 -

ТМ2 0,605 -0,138 0,468 -0,022 0,844 0,117 0,470 0,063

ТМ3 0,600 -0,143 0,332 -0,158 0,648 -0,079 0,452 0,045

ТМ4 0,590 -0,153 0,336 -0,154 0,645 -0,082 0,298 -0,109

тм5 0,486 -0,257 0,292 -0,198 0,492 -0,235 0,292 -0,115

Среднее 0,604 0,384 0,671 0,384

НСР05 0,205 0,184 0,226 0,130

Г (ТМ/масса) -0,87 -0,83 -0,87 -0,81

Си Ni

ТМ, - контроль 0,725 - 0,430 - 0,688 - 0,513 -

ТМ2 0,760 0,035 0,445 0,015 0,643 -0,045 0,410 -0,103

ТМ3 0,833 0,108 0,527 0,097 0,615 -0,073 0,358 -0,155

ТМ4 0,760 0,035 0,380 -0,050 0,555 -0,133 0,325 -0,188

ТМ5 0,742 0,017 0,232 -0,198 0,487 -0,201 0,298 -0,215

Среднее 0,764 0,403 0,598 0,381

НСР05 0,021 0,055 0,190 0,204

Г (ТМ/масса) -0,14 -0,85 -0,98 -0,92

* - среднее с 3 повторностей

В нашем эксперименте таким ориентировочно допустимым содержанием ТМ в почве является для кадмия — 3 мг/кг высокозольной почвы (фитотоксиче-ский эффект 18,6 %), на нормальнозольной почве - 6 мг Сс1/кг (32,24 %), для цинка на высокозольной почве - 300 мг/кг (10,9 %), на нормальнозольной - 600 мг 7п/кг (26,8 %), на нормальнозольной почве при концентрации меди 400 мг/кг начал проявляться ее фитотоксический эффект (12 %), при концентрации Си 800 мг/кг - снижение массы овса составило уже 46 % по отношению к контролю На растениях, выращенных на высокозольной почве, не наблюдалось фитотоксического эффекта На высокозольной почве фитотоксичной можно считать валовую концентрацию никеля 200 мг/кг (10,6 %), на нормальнозольной- 100 мг/кг (20,1 %)

Анализ зависимости массы растений от валовых и подвижных соединений Сс1, 7.п и № указывают на тесную обратную корреляцию в обеих исследуемых почвах Корреляция между массой овса и содержанием меди в высокозольной торфяной низинной почве низкая, отрицательная

1.2. Накопление азота, фосфора и калия растениями овса на фоне возрастающих концентраций ТМ.

В нашем эксперименте на фоне возрастающих концентраций ТМ на обеих почвах, содержание азота в растениях овса снижалось (табл 2)

Таблица 2 Изменение содержания азота в растениях овса при повышении

концентраций ТМ в торфяных низинных почвах

Варианты высокозольная почва нормальнозольная почва

са гп Си N1 Сй гп Си N1

ТМ1 - контроль 2,31 2,24 2,31 2,30 1,94 2,08 2,17 2,10

ТМ2 2,22 2,21 2,35 2,30 1,91 2,15 2,22 2,07

ТМ3 2,14 2,13 2,34 2,28 1,88 1,91 2,28 1,99

ТМ4 2,13 2,14 2,27 2,27 1,84 1,85 2,12 2,03

тм5 2,19 2,15 2,28 2,25 1,81 1,80 2,10 1,95

коэффициенты корреляции

ТМ в почве" -0,44 -0,60 -0,67 -0,97 -0,94 -0,82 -0,67 -0,85

ТМ в почве" -0,42 -0,57 -0,63 -0,97 -0,94 -0,84 -0,66 -0,83

ТМ в растениях, мг/кг -0,40 -0,55 -0,66 -0,98 -0,93 -0,82 -0,67 -0,84

* - концентрация ТМ в почве, мг/кг, вытяжка ААБ ** - концентрация 1М в почве, мг/кг, вытяжка 1н ЬВДОз

Максимальное снижение концентрации азота в растениях произошло в опыте с кадмием и составило в среднем 5 % от его содержания в растениях контрольного варианта на высокозольной, 7 % — на нормальнозольной почве Минимальное снижение (1-3 %) отмечено при загрязнении почвы медью В опыте с никелем также отмечается поддержание сравнительно высокого уровня накопления N овсом при возрастающих концентрациях N1 в почве При максимальной концентрации N1 в почве содержание азота в растениях по сравнению с Сс1 и 2п в среднем было больше на 6 %

Коэффициенты корреляции между концентрацией N в растениях и содержанием кислоторастворимых и подвижных соединений Сс1, 2п, Си в высокозольной почве показывают отрицательную среднюю связь этих параметров В опыте с N1 тесная отрицательная связь

Концентрация фосфора в растениях снижалась пропорционально увеличению содержания ТМ (табл 3) На высокозольной почве при увеличении содержания Сс1 концентрация Р в растениях в целом уменьшилась на 17 %, на нормальнозольной - на 23 % В варианте на высокозольной и гп^о-зоо на нормальнозольной почве произошло увеличение содержания Р205 в растениях При дальнейшем увеличении содержания Хп в почве концентрация фосфора в растениях уменьшилась на 28 % (высокозольная) и на 30 % (нормальнозольная) При возрастании концентрации Си и № в почве наблюдается общая тенденция снижения концентрации Р в овсе, выращенном на обеих почвах На вы-

сокозольной почве более отчетливо проявляется влияние никеля на концентрацию фосфора в растениях, чем меди При низких степенях загрязнения нор-мальнозольной почвы ТМ Сиюо, Си2оо, N1100, N1200 - наблюдается увеличение накопления фосфора растениями

Таблица 3 Изменение содержания фосфора в растениях овса при повыше-

нии концентраций ТМ в торфяных низинных почвах, %

Варианты высокозольная почва нормальнозольная почва

са Хп Си N1 Сй Хп Си N1

ТМ1 - контроль 0,85 0,89 0,91 0,93 0,79 0,76 0,80 0,77

ТМ2 0,82 0,94 0,86 0,84 0,75 0,82 0,82 0,80

ТМ3 0,80 0,84 0,83 0,82 0,71 0,78 0,76 0,78

ТМ4 0,76 0,78 0,79 0,75 0,67 0,67 0,72 0,71

тм5 0,72 0,64 0,71 0,70 0,61 0,53 0,65 0,68

коэффициенты корреляции

ТМ в почве* -0,98 -0,96 -0,97 -0,90 -0,96 -0,95 -0,97 -0,92

ТМ в почве** -0,98 -0,97^ -0,97 -0,92 -0,97 -0,96 -0,97 -0,92

ТМ в растениях, мг/кг -0,97 -0,97 -0,97 | -0,91 -0,95 -0,97 -0,96 -0,92

* - концентрация ТМ в почве, мг/кг, вытяжка ААБ ** - концентрация ТМ в почве, мг/кг, вытяжка 1 н НЖЭз

На высокозольной и нормальнозольной почве концентрация калия в растениях снижается на фоне возрастающих концентраций ТМ (табл 4)

Таблица 4 Изменение содержания калия в растениях овса при повышении

концентраций ТМ в торфяных низинных почвах, %

Варианты высокозольная почва нормальнозольная почва

са гп Си N1 Сс1 1 Хп Си N1

ТМ, - контроль 3,54 3,54 3,62 3,53 3,42 3,41 3,43 3,44

ТМ2 3,51 3,53 3,62 3,50 3,40 | 3,39 3,41 3,40

Т1\Ь 3,48 3,43 3,54 3,48 3,34 3,32 3,36 3,37

ТМ4 3,43 3,37 3,47 3,45 3,26 3,24 3,30 3,28

ТМ, 3,38 3,34 3,43 3,40 3,22 3,18 3,27 3,29

коэффициенты корреляции

ТМ в почве * -0,97 -0,89 -0,92 | -0,97 -0,94 -0,94 -0,93 -0,86

ТМ в почве ** -0,97 -0,88 -0,91 -0,98 -0,94 -0,95 -0,95 -0,86

ТМ в растениях, мг/кг -0,96 -0,87 -0,91 -0,98 -0,93 -0,94 -0,91 -0,84

* - концентрация ТМ в почве, мг/кг, вытяжка ААБ

** - концентрация ТМ в почве, мг/кг, вытяжка 1н НИОз

Уменьшение концентрации К в растениях овса находилось в интервале 4 -7 %, минимальное влияние оказывал N1, максимальное - В среднем, по вариантам, концентрация калия в растениях овса на высокозольной почве была выше на 3,5 - 5,5 %, чем на нормальнозольной, в зависимости от металла

Установлена высокая отрицательная корреляция между концентрацией калия в растениях и содержанием кислоторастворимых и подвижных соединений

ТМ в высокозольной и нормальнозольной почве, а также содержанием их в растении

1.3. Накопление ТМ овсом из торфяной низинной почвы

Растения обладают неодинаковой способностью накапливать различные ТМ Большое значение в накоплении ТМ растениями играет степень их подвижности в почве С увеличением валовой концентрации Сс1, 2х\, Си и № происходит накопление кислоторастворимых соединений ТМ и подвижных их форм в почвах различной зольности (табл 5)

Таблица 5 Накопление ТМ растениями овса из торфяных низинных почв __различных по зольности__

п о ч в ы ва ри ан ты концентрация ТМ в почве концентрация ТМ в растениях, мг/кг ва ри аи ты концентрация ТМ в почве концентрация ТМ в растениях, мг/кг

1н ШОз мг/кг ААБ, мг/кг подвиж ность, % 1н НК03, мг/кг ААБ, мг/кг подвиж ность, %

Высоко зольная са0 0,11 0,04 16,7 0,23 Си0 1,62 0,015 0,7 1,21

С<1з 2,33 1,42 47,3 1,42 Сищо 67,4 15,8 15,8 13,3

С<16 4,37 2,91 48,5 2,87 Сигоо 139,6 41,0 20,5 27,7

Сйц 9,24 5,84 48,7 6,44 Си«)!! 252,9 86,5 21,6 56,8

Сс124 20,5 12,3 51,3 14,5 Сивоо 611,2 198,3 24,8 131,5

Нормально зольная са„ 0,09 0,07 41,2 0,17 Сие 0,82 0,017 0,9 1,32

са3 2,42 1,73 57,7 1,61 Сищо 89,2 17,1 17,1 20,2

са6 5,21 ЗДЗ 53,8 3,46 Сигоо 170,5 52,2 26,1 39,7

Сйп 10,1 6,56 54,7 8,42 СЦ400 346,7 113,1 28,3 86,4

САи 21,8 14,0 58,3 18,8 Сивоо 672,4 243,4 30,4 207,8

Высоко зольная гп0 17,2 6,12 31,8 16,9 №о 1,56 0,25 7,79 1,49

Znцo 90,3 65,4 43,6 47,5 N1100 64,1 11,2 11,2 13,5

212,7 123,2 41,1 110,1 N1200 129,4 40,6 20,3 68,2

2пвоо 507,9 278,6 46,4 312,3 N1400 238,3 91,2 22,8 150,4

ХП1200 1092,1 562,5 46,9 669,4 N1800 509,7 203,6 25,5 310,1

Нормально зольная Ъщ 20,45 8,25 34,2 22,1 N10 7,25 0,87 9,33 3,99

2п15о 106,8 79,3 52,9 60,2 №юо 70,5 15,9 15,9 28,1

2пзоо _232г4. 142,7 47,6 133,4 N1200 132,1 55,4 27,7 80,5

2 л «)о 547,2 293,6 48,9 356,6 N1400 303,5 117,7 29,4 177,6

Хпшо 1125,3 644,9 53,7 769,5 N1800 610,2 239,3 31,2 380,2

На нормальнозольной почве в целом содержание подвижных соединений ТМ выше, чем на высокозольной Так, подвижность С<1 выше на нормальнозольной почве в 1,25 раза, Ъл в 1,41 раза, Си в 1,23 раза и № в 1,29 раза, по сравнению с высокозольной почвой Накопление ТМ растениями овса из высокозольной почвы происходило менее интенсивно, чем из нормальнозольной Концентрация Сс1 и в растениях, выросших на нормальнозольной почве, выше, чем высокозольной в среднем в 1,2 раза, а концентрация Си и № выше в 1,54 и 1,23 раза соответственно

Установлена тесная корреляционная зависимость между концентрацией ТМ в растениях и содержанием их кислоторастворимых и подвижных соединений в почве, а также с содержанием НРиКв растениях (табл 6)

Таблица 6 Коэффициенты корреляционной зависимости между ТМ и мак-

варианты концентрация тяжелого металла в растениях, мг/кг

высокозольная почва нормальпозольная почва

са гп Си № са га Си N1

ТМ в почве* 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99

ТМ в почве" 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99

N в растениях, % -0,90 -0,94 -0,97 -0,97 -0,97 -0,96 -0,85 -0,96

Р2Оч в растениях, % -0,97 -0,97 -0,97 -0,91 -0,95 -0,97 -0,96 -0,95

К20 в растениях,% -0,96 -0,87 -0,91 -0,98 -0,93 -0,94 -0,91 -0,84

*- концентрация ТМ в почве, мг/кг, вытяжка ААБ ** - концентрация ТМ в почве, мг/кг, вытяжка 1н НЖ)з

2 Вегетационный опыт (2004 г) 2.1. Влияние возрастающих концентраций ТМ и калия на биомассу растений овса.

При возрастании доз калийных удобрений масса растений овса увеличивалась, несмотря на высокую степень загрязнения почвы ТМ (табл 7)

Таблица 7 Влияние возрастающих концентраций ТМ и К на изменение _массы растений овса_

Сс^о СсЦо 2пмоо 2.П2000

масса прибав масса прибав масса прибав масса прибав

расте ка к расте ка к расте ка к расте ка к

НИН, коптро НИИ, коптро НИИ, коптро НИИ, коптро

г/со лю, г/ г/со лю,г/ г/со лю,г/ г/со лю,г/

суд* сосуд суд* сосуд суд * сосуд суд * сосуд

К„ 0,197 - 0,175 - 0,177 - 0,188 -

К200 0,262 0,065 0,180 0,005 0,320 0,143 0,250 0,062

К400 0,300 0,103 0,245 0,070 0,350 0,173 0,310 0,122

Кбоо 0,450 0,253 0,332 0,157 0,408 0,231 0,360 0,172

Среднее 0,302 0,233 0,314 0,277

НСР05 0,10 0,02 0,10 0,01

г(К20/масса) 0,94 0,96 0,95 0,95

варианты Сито Сигоо N¡150 N1300

Ко 0,202 - 0,156 - 0,177 - 0,188 -

К200 0,283 0,081 0,250 0,094 0,320 0,143 0,250 0,062

К400 0,372 0,170 0,368 0,212 0,350 0,173 0,310 0,122

Кбоо 0,483 0,281 0,450 0,294 0,408 0,231 0,360 0,172

Среднее 0,317 0,353 0,335 0,306

НСР05 0,02 0,10 0,01 0,02

г (КгО/масса) 0,95 0,97 0,99 0,99

*- среднее с 3-х повторений

Как известно, калий является одним из главных элементов питания для растений, который находится в минимуме на торфяных почвах (Ефимов В Н , 1986) По-видимому, при внесении калийных удобрений сложились благоприятные условия для роста и развития растений Следует отметить, при повышении концентрации ТМ в два раза на одном и том же уровне обеспеченности почвы калием наблюдалось снижение массы овса, что подтверждает токсическое воздействие поллютантов на растения Концентрация ТМ превышали их ОДК в почве в 2 - 25 раз Наибольшая прибавка массы растений на фоне обоих уровней загрязнения почвы ТМ была получена при максимальной дозе калия -600 мг/кг почвы и составила 128 и 90 % соответственно Сс12оИ СсЦо, 131 и 92 %

- Хпюоо и 1л\2ооо, 239,1 и 288,5 % для Сиюо и Си200 соответственно, 139 и 128 % -N1150 И №300

Корреляция массы растений и концентрации калия в почве высокая и находится в диапазоне г = 0,94 - 0,99 Таким образом, на фоне возрастающих доз калийных удобрений ТМ, находясь в почве в токсичных концентрациях, не вызывали гибели растений овса

2.2. Накопление ТМ и калия овсом из торфяной низинной почвы при возрастающих дозах калийных удобрений.

При увеличении доз калийных удобрений концентрация в почве кислото-растворимых и подвижных соединений всех ТМ возрастала (табл 8) Калий -ион с высокой способностью к ионообмену По-видимому, с увеличением концентрации К в почве усиливалась десорбция ТМ с поверхности твердой фазы почвы При повышении дозы К до 600 мг/кг подвижность С<1 возрастала в 1,5, Хп

- 1,1, Си — 2,3, N1 - 1,2 раза Причем, в вариантах с большим загрязнением почвы ТМ их подвижность под действием К увеличивалась в меньшей степени При повышении его концентрации в почве, содержание ТМ в растениях, в общем, увеличивалось (табл 8) Однако, коэффициенты накопления (К Н ) всех исследуемых ТМ в диапазоне концентраций калия от 75,6 до 95,6 мг/100 г почвы снижались, за исключением К Н Си, которые не изменялись В этом же диапазоне КН калия, наоборот, возрастали (рис 1) Вероятно, это связано с конкуренцией ТМ и К за места сорбции, но уже на поверхности корня растения В диапазоне концентраций К в почве от 95,6 до 135,6 мг/100 г К Н ТМ возрастают, а коэффициенты накопления К растениями, снижаются

Возможно, в определенном интервале концентраций калия в почве (более 95,6 мг/100 г) происходит пространственная трансформация органических макромолекул твердой фазы торфяной почвы, в результате которой увеличивается обменная емкость почвенно - поглощающего комплекса (ППК) за счет нарушения водородных связей и, высвобождения способных к ионному обмену групп - СООН, = Ш2 и - ОН

Вероятно, увеличение емкости ППК больше сказывается на поведении К, который в органогенной почве в основном удерживается на поверхности твердой фазы путем обменной сорбции В таком случае, можно ожидать насыщения новых обменных позиций ППК этим элементом при некотором уменьшении его концентрации в прикорневой зоне растений Доступная для растений доля ТМ, по-видимому, находится в растворе в виде органических

комплексных соединений, концентрация которых мало изменяется при предполагаемой трансформации твердой фазы торфяной почвы В таких условиях снижается интенсивность конкуренции между К и ТМ за места сорбции на поверхности корня, и ТМ начинает интенсивно поступать в растение

Можно предположить, что изменение конфигурации молекул твердой фазы почвы происходит таким образом, что дополнительно доступными для обмена оказываются узкие интразональные участки

Их размер не позволяет ТМ сорбироваться внутри них, тогда как К, по-видимому, легко проникает в эти емкости Таким образом, емкость катионного обмена возрастает только относительно калия

Таблица 8 Изменение содержания ТМ в торфяной низинной почве и рас_тениях при возрастающих дозах калийных удобрений_

варианты концентрация ТМ в почве, мг/кг концентрация ТМ в растениях,мг/кг

вытяжка 1нНЧОз вытяжка ААБ подвижность,%

СсЬо Ко 11,7 10,1 50,2 13,0

Кгоо 12,0 10,3 51,2 8,5

К400 12,3 10,3 51,2 13,8

Кбоо 19,0 15,7 77,9 14,6

Се!« К„ 26,2 18,7 46,6 32,0

К200 32,1 24,3 60,6 27,2

Кадо 32,4 24,5 61,1 36,3

Км>о 33,5 24,7 61,5 36,9

2пюоо К, 853,4 400,3 40,0 625,0

К200 900,0 406,8 40,7 600,0

Кадо 905,2 410,7 41,1 666,6

Кето 919,5 492,4 49,2 976,5

2П2ООО Ко 1090,9 898,3 44,9 1184,9

К200 1163,8 892,5 44,6 1007,3

К400 1364,9 901,1 45,1 1250,0

Кбоо 1641,7 911,2 45,6 1479,9

Сиюо К„ 79,3 6,7 6,7 17,8

К200 82,6 7,0 7,0 17,7

К400 82,6 9,0 9,0 21,1

Кбоо 85,1 16,9 16,9 24,5

Си2оо Ко 178,2 12,5 6,3 21,1

К200 186,6 12,8 6,4 21,1

К400 191,0 14,1 7,1 21,1

Кбоо 196,7 27,3 13,7 27,9

N1150 Ко 87,3 15,9 10,6 18,5

К200 89,8 16,9 11,3 15,5

К400 100,6 17,4 11,6 19,5

Квоо 102,3 18,4 12,3 22,9

N1300 Ко 169,7 45,0 15,0 45,4

К200 174,7 45,3 15,1 43,9

К4оо 179,6 45,9 15,3 46,4

Кбоо 179,6 49,9 16,6 49,9

Cd 20мг/К| - Cd 40мг/к|

75 6 9 5 6 1156 1 35 6 Концентрация калия, мгЛООг

75.6 95 6 115,6 1356

Концентрация калия мгЛООг

75 6 95 6 115 6 135 6 концентрация калия мгЛООг О 25 ■

□ 02 ->

_0 15 -

5 0,1

75 6 95,е 115 6 135 6

концентрация калия мгЛООг

О 05

— Си ЮОмг/кг - Си 20 Ом г/кг

75 6 95 6 115 6 135 6 Концентрация калия мгИООг

75 Б 95 6 115 6 135.Е

Концентрация калия мгЛООг

Рис

3D ■ g2S -

5 26

^22 ; 20 ■

75 6 95 6 115 6 135 6

Концентрация калия мгЛООг

1 Коэффициенты накопления ТМ и К растениями овса из торфяной

75 6 95 6 115 6

Концентрация калия,

низиннои почвы

3 Вегетационный опыт (2005 г) 3.1. Влияние возрастающих концентраций калия на изменение подвижности ТМ в торфяных почвах и накопление их растениями овса.

Введение калия в торфяную низинную почву способствует изменению подвижности ТМ (табл 9) Однако эффективность воздействия К, накопление макроэлемента и ТМ зависит от свойств почвы (рис 2) При возрастании концентрации калия (варианты К0 - К8оо) в торфяной низинной почве ОБС «Минская» содержание подвижных соединений ТМ увеличивалась на 19,3 % (Сс1), на 17,7 % {Ъп), на 31,3 % (Си) и на 24,7 % (N1) В почве ОМС «Новгородская» концентрация подвижных соединений увеличивалось на 28,9 % (Сс1), на 13,6 % (гп), на 24,3 % (Си) и на 27,2 % (N1), а для почвы ОП «Тоома» эти показатели составили 35,6 % (Сф, 15,2 % (Тп), 28,1 % (Си), 12,9 % (N1)

Нами рассчитан абсолютный прирост подвижности соединений ТМ в почвах под действием калия по отношению к фоновому варианту Эффективность воздействия К зависит от свойств почвы Корреляционный анализ зависимости изменения подвижности ТМ в почвах под действием калия от физико-химических параметров почв позволяет предположить компартменты почвы, с которыми ТМ связываются наиболее прочно (табл 10) Так, подвижность С<1 в почве обратно пропорциональна зольности почвы и тесно с ней коррелирует По-видимому, кадмий более прочно связан с минеральными компонентами

почвы, чем с органическими Из минеральных компонентов более очевидна связь с соединениями, в состав которых входит железо

Таблица 9 Изменение содержания ТМ в системе торфяная низинная почва-

п о ч в ы ва ри ан ты Cd Zn Си N1

концентрация сав почве* копцен-трацпя сав растениях концентрация 7.пв почве* концентрация Ъа в растениях концентрация Си в почве* концентрация Си в растениях концентрация Nib почве* концентрация N1 в растениях

ОБС «Минская» к„ 9,72 9,82 329,4 425,7 11,5 12,2 26,3 16,8

К200 10,0 9,26 340,3 416,3 12,2 11,3 27,6 15,2

К400 11,1 9,48 348,4 427,8 12,8 12,0 28,3 16,1

Кбоо 11,4 10,2 377,5 446,6 13,6 13,6 29,4 17,6

К«оо 11,6 11,7 387,7 471,4 15,1 14,8 32,8 20,7

ОМС«Нов городская» Ко 11,4 11,3 426,5 623,7 15,2 18,3 31,3 22,1

К200 11,9 10,2 437,2 594,6 15,7 17,2 32,9 19,4

К400 12,8 10,4 445,8 607,2 16,2 17,8 34,7 21,2

Кбоо 13,1 11,4 473,2 624,1 17,3 19,7 36,1 23,7

Ksoo 14,7 12,9 484,5 673,4 18,9 23,6 39,8 26,5

ОП «Тоома» Ко 10,4 10,2 401,3 519,2 12,8 14,3 30,3 17,4

К200 11,9 9,54 414,3 509,8 13,4 14,1 31,2 16,1

К400 12,4 9,71 422,1 492,6 14,6 14,5 32,3 18,7

К«оо 13,2 10,2 431,0 532,2 15,8 15,6 33,1 20,3

Квоо 14,1 12,4 462,2 569,4 16,4 17,8 34,2 22,6

*- концентрация ТМ в почве после выращивания растений, мг/кг, вьггяжка ААБ

Таблица 10 Параметры корреляционной зависимости подвижности ТМ в

торфяных низинных почвах от их физико-химических показателей

Показатели почв рНкс1 S мг-экв/ 100 г Зопь-ность р2о5 валов Р2О5 подв. СаО MgO AI2O3 Ге2Оэ

Cd -0,19 0,68 -0,89 -0,41 -0,69 0,30 0,26 -0,41 -0,96

Zn 0,33 -0,57 0,94 0,29 0,59 -0,17 -0,13 0,28 0,92

Си 0,38 0,97 -0,49 -0,85 -0,97 0,78 0,75 -0,84 -0,95

Ni -0,69 -0,99 0,14 0,98 0,99 -0,95 -0,94 0,98 0,78

Вероятнее всего, подвижность 2п сильно ограничивается в почве органическим веществом по причине образования комплексных соединений

Корреляционный анализ показывает, что подвижность Си в торфяной низинной почве снижается при возрастании концентраций Бе, А1 и Р Можно предположить, что Си прочно удерживается в составе комплексных соединений на основе железо- и алюмофосфатов, что подтверждается данными, полученными на минеральных почвах (Кабата-Пендиас А, Пендиас X, 1989)

Уменьшение подвижности N1 в почвах нашего опыта, вероятно, связано с увеличением содержания Са, Mg и снижением кислотности почв Характер со-

единений ТМ неочевиден, но можно предположить, что № координируется со специфическими органическими веществами типа гуматов щелочноземельных металлов Следует отметить, что увеличение концентрации Р, Бе и А1 в почве вызывает рост концентрации подвижного N1 Из литературных данных следует, что N1 и Бе близки по химическим свойствам (Овчаренко ММ, 1997, Черных Н А, Овчаренко М М , 2002) Поэтому, можно ожидать проявления однотипного поведения в почве двух металлов и химической конкуренции между ними По-видимому, прочность связи Бе в комплексных соединениях выше, чем у N1, и увеличение содержания Бе в почве снижает вероятность образования химически стойких соединений N1 с элементами твердой фазы почвы

Математическая обработка полученных данных показала, что процесс взаимодействия между катионами К и ТМ в почвах с высокой точностью описывает экспоненциальная функция (уравнение 1)

СТм= СТМ(о)ехр (0,693СК/ СК(1/2)), где (1)

Стм - концентрация подвижных соединений ТМ в почве после внесения калия, мг/кг, С-щ(0) - концентрация подвижных соединений ТМ в почве, при теоретическом предположении отсутствия в ней калия, мг/кг, СК(Щ) - концентрация валового калия в почве, при которой происходит увеличение подвижной фракции ТМ в 2 раза, мг/100 г, 0,693 ~ постоянная величина, Ск — содержание валового калия в почве, мг/100 г

Показатели содержания подвижных соединений ТМ в почвах при гипотетическом отсутствии калия оказались ниже, чем в контрольных вариантах опыта, где К не вносили, что может служить подтверждением достоверности проведенной математической обработки (табл 11) На это также указывают высокие коэффициенты корреляции между основными параметрами этой функции

Таблица 11 Параметры экспоненциальной зависимости концентрации под-

вижных соединений ТМ в почве от концентрации калия

Варианты Стмо СКп/2) г

ОБС «Минская» са 7,23 288,8 0,96

гп 250,6 330,0 0,98

Си 7,62 J 210,0 0,99

№ 19,07 277,2 0,96

ОМС «Новгородская» са 8,34 231,0 0,98

гп 358,6 407,6 0,98

Си 11,45 256,7 0,98

N1 23,34 239,8 0,99

ОП «Тоома» са 9,06 192,5 0,98

гп 370,2 433,1 0,96

Си 10,92 210,0 0,99

N1 28,25 462,0 0,99

Анализ значений величин Ск (1 щ позволяет утверждать, что подвижность Сс1 максимальна в почве ОП «Тоома» Эта почва имеет наименьшую зольность,

которая, как мы уже описывали ранее, является важным параметром миграции кадмия в почве Подвижность Ъя. максимальна в торфяной почве ОБС «Минская», в которой меньше всего органического вещества Си более подвижна в почвах ОМС «Минская» и ОП «Тоома», по сравнению с почвой ОМС «Новгородская» Торфяные почвы ОБС «Минская» и ОП «Тоома» содержат примерно одинаковое количество А1 и близкую концентрацию Р Вероятно, Си в этих почвах входит в соединения типа алюмофосфатов Подвижность N1 наиболее высока в торфяной почве ОМС «Новгородская», несколько меньше в почве ОБС «Минская», и самая низкая в почве ОП «Тоома» Подвижность N1 обратно коррелирует с содержанием щелочноземельных элементов (табл 10) В почве ОМС «Новгородская» содержание этих элементов наименьшее

Во всех торфяных почвах отмечаются два интервала концентраций калия в почве, которые определяют разные условия накопления макроэлемента и ТМ (рис 2) В диапазоне малых доз К-удобрений до 200 мг К20/кг (в вариантах с 2п - до 400 мг К20/кг) поглощение ТМ овсом ингибируется макроэлементом, активно вытесняющим Сс1, Ъп, Си, № с поверхности корня Можно было бы предположить, что дальнейшее увеличение калия в почве приведет к еще большему снижению К Н ТМ Однако при высоких концентрациях К в почве (К2оо - К8(ю) условия конкурентного взаимодействия за места сорбции на поверхности корня складываются в пользу ТМ, что сопровождается возрастанием их К Н Коэффициенты накопления калия растениями имеют максимум в варианте К200 на всех торфяных почвах независимо от вида экотоксиканта

ОБС'Минская" ■ ОМС'Новгородстач" 1- ОП Тоома1' л

О 200 400 600 600 дозы калия, ыг/кг

ОБС "Минская"

О 200 400 600 800 дозы калия, иг/кг

О 200 400 дозы калия, мг/й"

200 400 600 дозы калия, иг/кг

ОМС "Новгородская' 55 Т • ^

0 200 ТО 600 дозы калия, ыг/кг

200 400 6С0 ДОЗЫ ИЛИЯ ыг/кг ОП Тоома"

200

дозы калия, мг/кг

Рис 2 Коэффициенты накопления ТМ и К растениями овса из торфяных низинных почв

ВЫВОДЫ

1 Фитотоксичная для растений овса концентрация ТМ в торфяной низиной почве зависит от ее зольности и физико-химических особенностей металла Фи-тотоксическое воздействие цинка и кадмия на рост и развитие овса проявляется на высокозольной почве при меньших концентрациях (3 мг Сс1/кг, 300 мг Хх\!кт), чем на нормальнозольной почве (6 мг Сс1/кг, 600 мг 2п/кг) Фитотокси-ческое воздействие меди и никеля сильнее проявляется на нормальнозольной почве (400 мг Си/кг, 100 мг 1Ч1/кг), чем на высокозольной почве (200 мг №/кг) Фитотоксичная концентрация Си в высокозольной почве не обнаружена

2 Загрязнение почвы ТМ вызывает снижение накопления N. Р, К растениями овса Диапазон концентраций ТМ в почве, в котором проявляется эффект их положительного воздействия на накопление макроэлементов, в основном совпадает с диапазоном концентраций, благоприятно влияющим на накопление массы растений

3 Внесение калия в торфяную низинную почву снижает фитотоксическое действие ТМ на овес При загрязнении почвы тяжелыми металлами в концентрациях, соответствующих 10-20 ОДК (Сё, Тп) и 2 - 4 ОДК (Си, N1), отрицательного воздействия на биометрические параметры овса не выявлено

4. Увеличение концентрации К в торфяной низинной почве способствует возрастанию подвижной доли ТМ Зависимость концентрации подвижных соединений тяжелых металлов от содержания в почве калия с высокой точностью описывает экспоненциальная функция

5 Калий оказывает существенное влияние на накопление Сё, Ъп, Си, N1 овсом Увеличение К Н калия растениями сопровождается снижением накопления ТМ Таким образом, К и ТМ взаимодействуют в системе почва - растение по типу антагонизма

6 В торфяной низинной почве можно выделить два диапазона концентраций калия, величина которых зависит от физико-химических параметров почвы Увеличение концентрации К в меньшем диапазоне сопровождается снижением накопления ТМ растениями овса Увеличение содержания К в большем диапазоне его концентрации в почве соответствует возрастанию параметров накопления ТМ овсом Можно предположить, что причина этого явления в изменении обменной емкости твердой фазы органогенной почвы под действием возрастающих концентраций К и связанного с этим перераспределением химических элементов в системе торфяная низинная почва — растение

7 Подвижность ТМ в торфяной низинной почве определяется ее физико-химическими свойствами Подвижность С(1 в торфяной почве снижается при увеличении зольности почвы и содержания в ней Бе По-видимому, Сё наиболее прочно удерживается минеральными комплексными соединениями железа Решающую роль в поведении Ъл в торфяной низинной почве играют его комплексные соединения с органическим веществом, снижающие подвижность металла Вероятнее всего, Си сильно связывается в почве органическими и минеральными алюмо- и железофосфатами, N1 закрепляется в торфяной низинной почве в составе органических соединений, содержащих щелочноземельные металлы

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Ефремова М А , Губин А Н, Ефимов В Н Накопление меди овсом при различной обеспеченности торфяной низинной почвы калием / Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие материалы международной научно-практической конференции Пенза РИО ПГСХА, 2005 с 175-178

2 Губин А Н, Сладкова Н А Влияние различных концентраций калия на накопление никеля растениями овса / Сборник трудов конференции учащихся, студентов и аспирантов Агроэкология и научно-технический прогресс Санкт-Петербург - Пушкин ФГУ ЦАС «Ленинградский», 2005 с 100-101

3 Губин А Н Поступление цинка в растения при различной обеспеченности торфяной низинной почвы калием / Сборник трудов конференции учащихся, студентов и аспирантов Агроэкология и научно-технический прогресс Санкт-Петербург - Пушкин ФГУ ЦАС «Ленинградский», 2005 с 101-103

4 Ефремова М А , Губин А Н, Занилов А X Влияние кадмия и цинка на распределение фосфора в системе торфяная низинная почва-растение / Сборник научных трудов Гумус и почвообразование Санкт-Петербург СПбГАУ, 2005 с 207-211

5 Губин А Н, Ефремова М А Накопление кадмия овсом при различной обеспеченности торфяной низинной почвы калием / Сборник научных трудов Гумус и почвообразование Санкт-Петербург СПбГАУ, 2005 с 214-218

6 Ефремова М А, Губин АН Тяжелые металлы Сс1, 2п, N1, Си в системе торфяная низинная почва-растение // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета Санкт-Петербург СПбГАУ, 2005 №2 с 35-40

7 Ефремова М А , Губин А Н, ¡Ефимов В Н| Накопление кадмия растениями овса из торфяной низинной почвы различной зольности // Агроэколо-гическая безопасность в условиях техногенеза // Сборник научных докладов международного симпозиума часть I - Казань Медок, 2006 (462 с) с 213-217

8 Губин А Н, Ефремова М А Накопление никеля овсом при различной обеспеченности торфяной низинной почвы калием / Сборник научных статей Гумус и почвообразование Санкт-Петербург СПбГАУ, 2006 с 150-154

9 Губин А Н Поведение Хп в торфяной низинной почве при различной степени ее разложения и зольности / «Герценовские чтения» материалы межвузовской конференции молодых ученых, выпуск 6, Санкт-Петербург ТЕССА, 2006 с 24-25

10 Губин А Н , Ефремова М А , [Ефимов В Н | Исследование поведения кадмия в системе торфяная низинная почва - растение на фоне возрастающих доз калийных удобрений / Плодородие, 2007 № 2 с 34-35

Подписано в печать 16 04 2007 Бумага офсетная Формат 60/90 1/16 Печать трафаретная 1,0 уел печ л Тираж 100 экз

_Заказ № 07/04/21_

Отпечатано с оригинал-макета заказчика НП «Институт техники и технологий» Санкт-Петербург - Пушкин, Академический пр , д 31, ауд 715

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Губин, Алексей Николаевич

Введение.

Глава I Обзор литературы.

1. Торфяные почвы и их свойства.

2. Калийное состояние почвы и основные формы его аккумуляции.

3. Геохимические особенности тяжелых металлов.

4. Источники поступления тяжелых металлов.

5. Трансформация соединений тяжелых металлов в почве.

6. Транслокация тяжелых металлов из почвы в растения.

7. Биохимическая роль тяжелых металлов

8. Нормирование содержания тяжелых металлов в почве и растениях и мероприятия по снижению их токсичности.

Глава II Объекты и методы исследований.

1. Биологические особенности овса.

2. Вегетационный опыт. Распределение ТМ в системе торфяная низинная почва - растение в зависимости от степени загрязнения почв разной зольности.

2.1 Характеристика почвы.

2.2 Методика проведения опыта.

3. Вегетационный опыт. Взаимодействие ТМ и калия в системе торфяная низинная почва - растение.

3.1 Методика проведения опыта.

4. Вегетационный опыт. Влияние калия на накопление тяжелых металлов Сё, Ъп, Си, N1 растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами.

4.1 Характеристика почвы.

4.2 Методика проведения опыта.

5. Методы исследований.

Глава III Результаты исследований.

1. Вегетационный опыт. Распределение ТМ в системе торфяная низинная почва - растение в зависимости от степени загрязнения торфяной низинной почвы различной зольности

1.1 Биометрические показатели растений овса.

1.2 Накопление азота, фосфора и калия растениями овса на фоне возрастающих концентраций ТМ.

1.3 Накопление ТМ растениями овса из торфяной низинной почвы.

1.4 Изменение реакции почвенной среды при возрастании концентраций тяжелых металлов.

2. Поведение тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni в системе: торфяная низинная почва - растение на фоне возрастающих доз калийных удобрений.

2.1 Биомасса овса сорта «Астор» на фоне различных концентраций ТМ и возрастающих доз калийных удобрений в торфяной низинной почве.

2.2 Накопление тяжелых металлов и калия овсом из торфяной низинной почвы при возрастающих дозах калийных удобрений.

2.3 Влияние концентраций К на кислотность почвы, загрязненной ТМ.

2.4 Влияние ТМ на накопление азота и фосфора растениями овса из торфяной низинной почвы.

3. Вегетационный опыт. Влияние калия на накопление тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами.

3.1 Биометрические показатели овса.

3.2 Накопление тяжелых металлов и калия растениями овса.

3.3. Влияние ТМ на накопление азота и фосфора растениями овса из различных по агрохимическим характеристикам торфяных низинных почв на фоне возрастающих доз калийных удобрений.

Выводы.

Список используемой литературы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Тяжелые металлы (кадмий, цинк, медь, никель) в системе торфяная низинная почва - растение"

Актуальность исследований. В условиях крайне напряженной экологической ситуации, складывающейся во многих регионах мира, геохимические циклы тяжелых металлов в биосфере определяются не столько естественным перераспределением, сколько антропогенной деятельностью [126]. Неоднократно отмечалось, что промышленная деятельность человека по масштабу перемещения химических элементов соизмерима с факторами геологического и геохимического порядка [116]. Проблема загрязнения природной среды металлами усугубляется по мере урбанизации и индустриализации страны. Наиболее вероятными загрязнителями окружающей среды являются Сс1, Ъл, Си, так как эти металлы широко используются в промышленности. В России выявлено 326 тыс. га почв, загрязненных 184 - Сс1 и Си -1416 тыс. га [45].

Установлено, что влияние химизации окружающей среды на растения, животных и человека осуществляется посредством пищевых цепей, которые объединяют в единую систему миграции растительный и животный мир конкретных сообществ [58, 59]. Наибольшую опасность ТМ представляют для человека, находящегося на вершине цепи питания, где он может получать продукты, концентрация токсикантов в которых в 100-10000 раз более высокая, чем в почвах [125].

Таким образом, изучение загрязнения биосферы тяжелыми металлами (ТМ) одна из важных проблем современной агроэкологии. Загрязнение почв ТМ относится к необратимым видам деградации, поэтому актуальность данной проблемы у большинства специалистов не вызывает сомнений. Практически невозможно уменьшить валовое содержание тяжелых металлов в загрязненных почвах, но можно значительно снизить их подвижность и сделать менее доступными для растений [45].

Изучению поведения ТМ в почвах было посвящено значительное количество научных исследований [2, 16, 35, 45, 46, 48, 49, 61, 77, 102, 114,

115, 122, 123, 125, 126, 128, 133, 154, 167]. Однако до сих пор остается открытым вопрос нормирования их содержания в органогенных почвах, наиболее ярким представителем которых, с точки зрения растениеводства, являются интразональные торфяные низинные почвы. Высокий уровень потенциального плодородия способствует широкому их использованию в тепличном хозяйстве и в полеводстве. В настоящий период их значение в с.-х. производстве заметно возрастает при изготовлении компостов и удобрений.

Площадь торфяных почв на территории России довольно значительна и составляет 56641,3 тыс. га, из них 8898,2 тыс. га расположены в СевероЗападном Федеральном Округе, в состав которого входит Ленинградская область [39].

Познание механизмов распределения ТМ в системе торфяная почва -растение позволит правильно оценивать вероятность их накопления в с/х продукции, разработать эффективные методики снижения их подвижности в органогенных почвах.

Цель и задачи исследований. Изучение закономерностей распределения кадмия, цинка, меди и никеля в системе торфяная низинная почва - растение.

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

- определить параметры распределения Сс1, Ъа, Си, № в системе почва -растение в зависимости от степени загрязнения почвы поллютантами;

- выявить зависимость подвижности ТМ в системе почва - растение от основных физико-химических показателей торфяной низинной почвы;

- изучить влияние калия на процессы накопления ТМ овсом из почвы;

- оценить влияние загрязнения торфяной низинной почвы ТМ на биометрические и биохимические показатели овса.

Научная новизна. Проведен сравнительный анализ физико-химических параметров торфяной низинной почвы и параметров накопления Сс1, Ъп, Си, растениями овса. Выявлена зависимость показателей накопления ТМ растениями от зольности почвы, состава зольных элементов, содержания в почве калия. Идентифицированы основные соединения поллютантов в торфяной низинной почве, снижающие их подвижность.

Практическая значимость. Представленная научная работа дает информацию о физико-химических факторах, способствующих изменению подвижности ТМ в системе торфяная низинная почва - растение. Результаты исследований могут быть использованы как основа для прогнозирования накопления ТМ зерновыми культурами, а также для разработки методов снижения накопления токсикантов в пищевых цепях агроценоза в случае использования в производстве загрязненных органогенных почв. Определено влияние загрязнения почвы ТМ на биохимический состав овса.

Основные положения, выносимые на защиту:

- распределение Сс1, Ъп, Си, № в системе торфяная низинная почва -растение зависит от степени загрязнения почвы экотоксикантами и ее физико-химических параметров;

- содержание калия в торфяной низинной почве может играть существенную роль в процессах накопления С<1,Си, № растениями овса;

- тяжелые металлы оказывают значительное воздействие на накопление макроэлементов (№>К) овсом из торфяной низинной почвы.

Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены и доложены на ежегодной научно-практической конференции профессорского-преподавательского состава СПбГАУ (Санкт-Петербург, Пушкин 2005, 2006); международных научно-практических конференциях: «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, ПГСХА, 2005), «Агроэкология и научно-технический прогресс» (Санкт-Петербург, Пушкин, 2005), межвузовской конференции молодых ученых: «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург: 2006), на международном симпозиуме: «Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза» (Казань: Медок, 2006).

Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 10 работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов и приложений. Диссертация изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 53 таблицы, 21 рисунок. Список использованной литературы включает 167 наименований отечественных и 38 зарубежных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Губин, Алексей Николаевич

177 ВЫВОДЫ

1. Фитотоксичная для растений овса концентрация ТМ в торфяной низиной почве зависит от ее зольности и физико-химических особенностей металла. Фитотоксическое воздействие цинка и кадмия на рост и развитие овса проявляется на высокозольной почве при меньших концентрациях (3 мг Сё/кг, 300 мг 2п/кг), чем на нормальнозольной почве (6 мг Сё/кг, 600 мг

Фитотоксическое воздействие меди и никеля сильнее проявляется на нормальнозольной почве (400 мг Си/кг, 100 мг №/кг), чем на высокозольной почве (200 мг М/кг). Фитотоксичная концентрация Си в высокозольной почве не обнаружена.

2. Загрязнение почвы ТМ вызывает снижение накопления >1, Р, К растениями овса. Диапазон концентраций ТМ в почве, в котором проявляется эффект их положительного воздействия на накопление макроэлементов, в основном совпадает с диапазоном концентраций, благоприятно влияющим на накопление массы растений.

3. Внесение калия в торфяную низинную почву снижает фитотоксическое действие ТМ на овес. При загрязнении почвы тяжелыми металлами в концентрациях, соответствующих 10-20 ОДК (Сё, Ъгу) и 2 - 4 ОДК (Си, №), отрицательного воздействия на биометрические параметры овса не выявлено.

4. Увеличение концентрации К в торфяной низинной почве способствует возрастанию подвижной доли ТМ. Зависимость концентрации подвижных соединений тяжелых металлов от содержания в почве калия с высокой точностью описывает экспоненциальная функция.

5. Калий оказывает существенное влияние на накопление Сё, Ъп, Си, № овсом. Увеличение К.Н. калия растениями сопровождается снижением накопления ТМ. Таким образом, К и ТМ взаимодействуют в системе почва -растение по типу антагонизма.

6. В торфяной низинной почве можно выделить два диапазона концентраций калия, величина которых зависит от физико-химических параметров почвы.

Увеличение концентрации К в меньшем диапазоне сопровождается снижением накопления ТМ растениями овса. Увеличение содержания К в большем диапазоне его концентрации в почве соответствует возрастанию параметров накопления ТМ овсом. Можно предположить, что причина этого явления в изменении обменной емкости твердой фазы органогенной почвы под действием возрастающих концентраций К и связанного с этим перераспределением химических элементов в системе торфяная низинная почва - растение.

7. Подвижность ТМ в торфяной низинной почве определяется ее физико-химическими свойствами. Подвижность Сё в торфяной почве снижается при увеличении зольности почвы и содержания в ней Бе. По-видимому, Сё наиболее прочно удерживается минеральными комплексными соединениями железа. Решающую роль в поведении Ъсу в торфяной низинной почве играют его комплексные соединения с органическим веществом, снижающие подвижность металла. Вероятнее всего, Си сильно связывается в почве органическими и минеральными алюмо- и железофосфатами; № -закрепляется в торфяной низинной почве в составе органических соединений, содержащих щелочноземельные металлы.

179

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Губин, Алексей Николаевич, Санкт-Петербург - Пушкин

1. Александрова, Л.И., Фомин, Ю.И. О механизме взаимодействия глинистых минералов с гуминовыми кислотами и продуктами разложения растительных остатков // Труды ЛСХИ. Л.: Изд-во ЛСХИ, 1972. Т. 165. Вып. 2. с. 67.

2. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Л.: Изд-во Агропромиздат, 1987. 137 с.

3. Алексеенко, В.А., Алещукин, Л.В., Безпалько, Л.Е. Цинк и кадмий в окружающей среде / М.: Изд-во Наука, 1992. 200 с.

4. Андреева, И.В., Говорина, В.В., Ягодин, Б.А., Досимова, О.Т. Динамика накопления и распределения никеля в растениях овса // Агрохимия, 2000. №4. с. 68-71.

5. Анспок, ГТ.И. Микроудобрения справ / Книга, Л.: Изд-во Колос, 1978. 272 с.

6. Аристархов, А.Н. Оптимизация питания растений и применения удобрений в агроэкосистемах / М.: Изд-во ЦИНАО, 2000.524 с.

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

8. Барбер, С.А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. Механистический подход / Пер. с англ. Ю.Я. Мазеля: Под. ред. и с предисл. Э. Е. Хавкина. М.: Изд-во Агропромиздат, 1988.376 с.

9. Бахнов, В.К. Биогеохимические аспекты болотообразовательного процесса /Новосибирск: Изд-во Наука, 1986. 192 с.

10. Белковский, В.И., Зоткин, В.П. Повышение плодородия и рациональное использование торфяных почв / М.: Изд-во Россельхозиздат, 1986. 123 с.

11. Белькевич, П.И., Чистова, Л.Р. Об обмене ионов щелочных и щелочноземельных металлов в торфе / Л., 1963.

12. Бреус, И.П., Садриева, Г.Р. Миграция тяжелых металлов с инфильтрациониыми водами в основных типах почв Среднего Поволжья // Агрохимия, 1997. с. 56-64.

13. Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти, 06.03.2006, № 10, зарегистрировано в министерстве юстиции РФ 07.02.2006. с.71.

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

15. Вилыусевич, И.П. Особенности поглощения и превращения калия в дерново-подзолистых и торфяно-болотных почвах // Труды БелНИИЗ, 1961. Вып.7, с.36-46.

16. Власюк, П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений / Киев: Изд-во Наукова думка, 1969.484 с.

17. Возбуцкая, А.Е. Химия ночвы / М.: Изд-во Высшая школа, 1968. 427 с.

18. Войнар, А. И., Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека / 2 изд., М., 1960

19. Войтович, Н.В. Плодородие почв Нечерноземной зоны и его моделирование / М.: Изд-во Колос, 1997. с. 45.

20. Гамаюнов, Н.И. Ионный обмен в почвах // Почвоведение, 1985. № 8. с. 38-44.

21. Гамаюнов, Н.И. К теории ионного обмена и электрокинетических явлений в торфе // Труды Калининского политехнического института, 1986. Вып. 27. с. 4-30.

22. Гамаюнов, Н.И., Масленников, Б.И., Шульман, Ю.А. Равновесие и кинетика ионного обмена на гуминовых кислотах // Почвоведение, 1986. № I.e. 52-57.

23. Глазовская, М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР / М.: Изд-во Высшая школа, 1988. 328 с.

24. Гомонова, Н.Ф. Состояние никеля в системе почва-растение при длительном применении агрохимических средств на дерново-подзолистой почве // Агрохимия, 2000. № 10. с. 68-74.

25. Горбунов, Н.И. Почвенные коллоиды и их значение для плодородия / М.: Изд-во Наука, 1967.160 с.

26. Горбунов, Н.И. Минералогия и коллоидная химия почв / М.: Изд-во Наука, 1974.314 с.

27. Графская, Г.А., Величко, В.А. Эффективность мелиорантов на загрязненных тяжелыми металлами почвах // Агрохимия, с. 37-38.

28. Гулякин, И.В. Система применения удобрений / М.: Изд-во Колос, 1970. 78с.

29. Добровольский, В.В. Биологические циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение, 1997. № 4. с.431 -441.

30. Добровольский, В.В. Основы биогеохимии: Учебник для студ. высш. учеб. заведений М.: Изд-во Центр Академия, 2003.400 с.

31. Добровольский, В.В., Мельчаков Ю.Л. Динамика массообмена металлов в ландшафтно-геохимических условиях Среднего Урала // Тр. Биогеохимической лаборатории. -М.: Изд-во Наука, 1990. Т.21. с. 89-100.

32. Донских, И.Н., Фогель, М.М., Костина, И.А. Динамика содержания калия в почвенных растворах низинных почв Северо-Запада РСФСР // Записки ЛСХИ, Л., 1975. Т.278. с.76-84.

33. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / 5-е изд., доп. и перераб. М.: Изд-во Агропромиздат, 1985. 351 с.

34. Едемская, Н.Л. Биологическая активность дерново-подзолистых почв, загрязненных тяжелыми металлами / Под ред. Л.А. Лебедевой М.: Изд-во МГУ, 1999. 96 с.

35. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и природно-техногенных геосистемах / М.: Изд-во Наука, 1993.253 с.

36. Елькина, Г.Я., Табаленкова, Г.Н., Куренкова, C.B. Влияние тяжелых металлов на урожайность и физиолого-биохимические показатели овса // Агрохимия, 2001. № 8. с. 73-78.

37. Ерышова, О.В., Танделов, Ю.П. Микроэлементы в почвах Красноярского Края // Агрохимический вестник, 2004. № 2. с. 19.

38. Ефимов, В.Н. Оптимальные параметры плодородия мелиорированных торфяных почв // Тез.докл. Всесоюзной науч. Конференции "Воспроизводство и оптимизация плодородия почв", 4.2, JL, 1986. с. 14-15.

39. Ефимов, В.Н. Торфяные почвы и их плодородие / Л.: Изд-во Агропромиздат Ленингр. отд-ние, 1986.264 с.

40. Ефимов, В.Н., Лунина, Н.Ф. Содержание и формы калия в торфяных почвах // Агрохимия, 1986. № 11, с. 24-29.

41. Ефимов, В.Н., Лунина, Н.Ф., Бартош, Т.В. Действие и последействие калийного удобрения на урожайность и качество многолетних злаковых трав на низинной торфяной почве (Сообщение 1) // Агрохимия, 1997. № 3. с. 53-58.

42. Ефимов, В.Н., Донских, И.Н., Царенко, В.П. Система удобрения / Под ред. В.Н. Ефимова. -М.: Изд-во Колос, 2003.320 с.

43. Занилов А.Х. Динамика распределения тяжелых металлов в торфяных низинных почвах в зависимости от их фосфатного уровня: Автореф. дис. канд. с.х. наук/Санкт-Петербургский госуд. аграр. ун-т. Спб-Пушкин, 2005.22 с.

44. Зименко, Т.Г. Деятельность микроорганизмов и минерализация органического вещества в торфяных почвах с разным уровнем грунтовых вод // Изв. АН СССР. Серия биол. 1972. № 6. с. 846-854.

45. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / Новосибирск: Изд-во Наука, 1985. 150 с.

46. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / Новосибирск: Изд-во Наука, СО, 1991.151 с.

47. Ильин, В.Б. Оценка существующих экологических нормативов содержания тяжелых металлов в почве // Агрохимия, 2000. № 9. с. 74-80.

48. Ильин, В.Б., Сысо, А.И., Конарбаева, Г.А., Байдина, H.JI. К экологической обстановке в Новосибирске: Тяжелые металлы в местных почвах и огородных культурах // Агрохимия, 1997. № 3. с. 76 83.

49. Исидоров, В.А. Введение в химическую экотоксикологию / С-Петербург: Изд-во Химиздат, 1999. 60 с.

50. Исидоров, В.А. Экологическая химия: Учебное пособие для вузов СПб: Изд-во Химиздат, 2001. 246 с.

51. Кабата-Пендиас, А., Пендиас, X. Микроэлементы в почвах и растениях / М.: Изд-во Мир, 1989.439 с.

52. Карпухин, А.И. Классификация и номенклатура комплексных соединений почв // Почвоведение, 1990. № 6. с.43-52.

53. Касатиков, В.А., Овчаренко, М.М., Касатикова, С.М., Шабардина, H.H. Влияние минеральных удобрений и осадков городских сточных вод на уровень концентрации в почве ряда микроэлементов // Агрохимия, 1997. №2. с.81-85.

54. Кларксон, Д. Транспорт ионов и структура растительной клетки / М.: Изд-во Мир, 1978.368 с.

55. Ковальский, В.В. Геохимическая экология и ее биологическое значение // Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине. Киев: Изд-во Госсельхозиздат УССР, 1963. с. 22-34.

56. Ковальский, В.В. Геохимическая экология / М.: Изд-во Наука, 1977. 300 с.

57. Ковда, В.А. Биогеохимия почвенного покрова / М.: Изд-во Наука, 1985. с. 223-229.

58. Ковда, В.А., Золотарева, Б.Н., Скрипченко, И.М. О биологической реакции растений на тяжелые металлы в среде // Докл. АН СССР, 1979. Т. 247. Вып. 3. с. 766-769.

59. Коданаев, И.М. Повышение качества зерна / М.: Изд-во Колос, 1976. с. 148-163.

60. Колесникова, Т.В. О влиянии свинца на рост и развитие растений // Свинец в окружающей среде. Гигиенические аспекты. -М.: Изд-во Наука, 1978. с. 17-21.

61. Комплексные удобрения (справ, пособие) / Минеев, В.Г., Грызлов, В.П. и др. -М.: Изд-во Агропроиздат, 1986. с. 96-100.

62. Коробченко, Ю.Т., Вознюк, С.Т. К вопросу о запасах и формах калия в торфяных почвах // Тез. докл. научной конф. Харьковского СХИ, вып.З. Харьков, 1962. с. 14-16.

63. Кябелева, Г.К., Стрелкова, A.A., Толстогузов, О.В. Калийный режим торфяных почв и пути его регулирования // Тез. докл. Всес. научн. конф., часть 1.Л., 1986. с. 41-42.

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

65. Ларгин, И.Ф. Природа болот и методы их исследований / Л., 1967. с. 169-173.

66. Ларгин, И.Ф., Трошичева, Т.В. Проблемы изучения четвертичного периода / Хабаровск, 1968. с. 26-27.

67. Лурье, A.A., Фокин, А.Д., Касатиков, В.А. Поступление цинка и кадмия в зерновые культуры из почвы, удобренной осадком сточных вод // Агрохимия, 1995. №11. с.80-91.

68. Лыткин, И.И. Сорбционная способность торфяных почв и роль обменных процессов в поглощении калия и кальция. Физико-химия почв и их плодородие / М.: Изд-во Наука, 1988.

69. Маркелова, В.Н., Ягодин, Б.А., Белозерова, Т.А., Саблина, С.М. Элементный химический состав растений салата в зависимости от условий минерального питания // Агрохимия, 1997. № 5. с. 41-45.

70. Мелентьева, Н.В. Поведение калия в торфяных почвах в связи с осушительной мелиорацией / Плодородие почв и агротехника сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири / Новосибирск, 1990. с. 100-106.

71. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / Авцын, А.П., Жаворонков, A.A., Риш, М.А. и др. -М.: Изд-во Медицина, 1991. 496 с.

72. Микроэлементы: поступление, транспорт и физиологические функции в растениях / Рудакова, Э.В., Каракис, К.Д., Сидоршина, Т.Н. и др. Киев: Изд-во Наукова думка, 1987. 184 с.

73. Милащенко, Н.З., Соколов, O.A., Брайсон, Т., Черников, В.А. Устойчивое развитие агроланлшафтов / В 2-х тт. Т.1. Пущино: Изд-во ОНТИ ПНЦ РАН, 2000.316 с.

74. Милащенко, Н.З., Соколов, O.A., Брайсон, Т., Черников, В.А. Устойчивое развитие агроланлшафтов / В 2-х тт. Т.2. Пущино: Изд-во ОНТИ ПНЦ РАН, 2000.282 с.

75. Минеев, В.Г. Экологические проблемы агрохимии / М.: Изд-во МГУ, 1988. 235 с.

76. Минеев, В.Г., Ремпе, Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы / М.: Изд-во Росагропромиздат, 1990.206 с.

77. Морозова, P.M. Запас, зольный состав лесных подстилок в еловых насаждениях // Почвенные исследования Карелии. Петрозаводск, 1974. с. 119-142.

78. Назарова, A.B. Взаимодействие гуминовых кислот различного происхождения с глинистыми минералами // Труды ЛСХИ, т. 354, Л.-Пушкин, 1978. с.35.

79. Небольсин, А.Н., Небольсина, З.П. Изменение некоторых свойств почвенного поглощающего комплекса дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы под влиянием известкования // Агрохимия, 1997. № 10. с. 5-12.

80. Овцов, Л.П. Экологическая оценка осадков сточных вод и навозных стоков в агроценозе / М.: Изд-во МГУ, 2000.

81. Орлов, Д.С. Гумусовые кислоты почв / М.: Изд-во МГУ, 1974. 333 с.

82. Орлов, Д.С. Химия почв / М.: Изд-во МГУ, 1992. 399 с.

83. Орлов, Д.С., Гришина, JI.A. Практикум по химии гумуса: Учебное пособие М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1981. 272 с.

84. Пейве, Я.В. Агрохимия и биохимия микроэлементов / Избр. Труды, М.: Изд-во Наука, 1980. 430 с.

85. Петербургский, A.B. Практикум по агрономической химии / Изд. 6-е, перераб. и доп. М.: Изд-во Колос, 1968. 496 с.

86. Петербургский, A.B. Круговорот и баланс питательных веществ в земледелии / М.: Изд-во Наука, 1979.

87. Плеханова, И.О., Кутукова, Ю.Д., Обухов, А.И. Накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями при внесении осадков сточных вод // Почвоведение, 1995. № 12. с. 1530-1536.

88. Попов, В.В., Соловьев, Г.А. Контроль загрязнения почв тяжелыми металлами // Химия в сельском хозяйстве, 1991. № 11. с. 80-82.

89. Почвоведение / Под. ред. И.С. Кауричева М.: Изд-во Колос, 1975. 496 с.

90. Потутаева, Ю.А., Косицкий, Ю.И., Янишевский, Ф.В. Влияние длительного применения фосфорных удобрений на накопление в почве и растениях тяжелых металлов и токсических элементов // Агрохимия, 1991. № 3. с.62-67.

91. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г.Минеева М.: Изд-во МГУ, 1989. 304 с.

92. Приемская, С.Е. Содержание и распределение микроэлементов в торфяных залежах низинного типа // Почвоведение, 1969. № 4. с. 59-68.

93. Пчелин, A.A. Динамика калия в поглощающем комплексе почвы // Почвоведение, 1941. № 1. с.28-31.

94. Пчелкин, В.У. Почвенный калий и калийные удобрения / М.: Изд-во Колос, 1966. 336 с.

95. Растениеводство / П.П. Вавилов, В.В. Гриценко, B.C. Кузнецов и др.; Под ред. акад. ВАСХНИЛ проф. П.П. Вавилова 5-е изд. перераб. и доп. -М.: Изд-во Агропромиздат, 1986. 512 с.

96. Растениеводство / Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов, Г.В. Коренев и др.; Под ред. Г.С. Посыпанова М.: Изд-во Колос, 1997.

97. Рипан, Р., Четяну, И. Неорганическая химия / т. 2 Металлы, пер. с рум.,М., 1972. с. 581-614.

98. Соколов, O.A., Черников, В.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие / Книга 1. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Пущино: Изд-во ОНТИ ПНЦ РАН, 1999.164 с.

99. Справочник агронома Нечерноземной зоны / В.И. Балюра, Н.И. Барашков, В.Г. Безуглов и др.; Под ред. Гуляева Г.В. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Изд-во Колос, 1980. 576 с.

100. Справочник металлурга по цветным металлам / т. 2 Цветные металлы, М., 1947. (Металлургия никеля, с. 269-392).

101. Справочник по кормлению с/х животных / сост. Венедиктов A.M. М.: Изд-во Россельхозиздат, 1983. с. 41.

102. Справочник по торфу / Вихляев, И.И., Оленин, A.C., Рунов, Д.И. и др. М.: Изд-во Сельхозгиз, 1960.319 с.

103. Степанок, В.В. Влияние сочетания соединений тяжелых металлов на урожай сельскохозяйственных культур и поступление тяжелых металлов в растения // Агрохимия, 2000. № 1. с. 74-80.

104. Степанок, В.В., Голенецкий, С.П. Влияние различных соединений цинка на урожай сельскохозяйственных культур и его поступление в растения // Агрохимия, 1990. № 3. с. 85-91.

105. Степанок, В.В., Голенецкий, С.П. Влияние соединений меди на урожайность и элементный состав сельскохозяйственных культур // Агрохимия, 1991. №8. с. 87-95.

106. Тейт, Р. Органическое вещество почвы / М.: Изд-во Мир, 1991.400 с.

107. Тиво, П.Ф., Быцо, И.Г. Тяжелые металлы и экология / Мн.: Изд-во ЮНИПОЛ, 1996.192 с.

108. Торф в сельском хозяйстве Нечерноземной зоны: Справочник / В.Н. Ефимов, И.Н. Донских, J1.M. Кузнецова и др.; Сост. В.Н. Ефимов. JL: Изд-во Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1987.303 с.

109. Трошичева, Т.В. Исследования минеральной части торфяных залежей // Торфяная промышленность, 1968. № 6.

110. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение / Под общей редакцией академика МАЭН М.М. Овчаренко М.: Изд-во Пролетарский светоч, 1997.290 с.

111. Уткин A.A. Тяжелые металлы (цинк, свинец и кадмий) в системе: торфяная низинная почва-растение: Автореф. дис. канд. с.х. наук/Санкт-Петербургский госуд. аграр. ун-т. Спб-Пушкин, 2004. 18 с.

112. Ферсман А.Е. Геохимия / Л., 1937. Т. 3. 504 с.

113. Филэп, Д., Харгитай, И. Термодинамический анализ процессов катионного обмена в системе почва-раствор // Почвоведение, 1977. № 9. с.81-91.

114. Хапкина, З.А., Мееровский, A.C., Силич, А.И. Калийный режим низинных торфяно-болотных почв Белоруссии // Почвоведение, 1974. № 9. с.79-88.

115. Хомченко, Г.П., Цитович, И.К. Неорганическая химия: Учеб. для с.-х. вузов.- 2-е изд. перераб и доп. / М.: Изд-во Высшая школа, 1987.464 с.

116. Чернавина, И.А. Физиология и биохимия микроэлементов / М.: Изд-во Высшая школа, 1970. с. 46.

117. Черненькова, X.B. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение / М.: Изд-во Наука, 2002. 190 с.

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

119. Черных, H.A. Закономерности поведения тяжелых металлов в системе почва-растения при различной антропогенной нагрузке: Автореф. дис. . докт. биол. наук/М., ВИУА, 1995. с. 38.

120. Черных, H.A., Ладонин, В.Ф. Вопросы нормировании содержания тяжелых металлов в почве. Всероссийский научно-исследовательский институт удобрений и агропочвоведения // Химия в сельском хозяйстве, 1995. №5. с. 10-13.

121. Черных, H.A., Милащенко, Н.З., Ладонин, В.Ф. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Книга 5. Экотоксикологические аспекты загрязнения почв тяжелыми металлами. 2-е изд. перераб. и доп. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2001. 146 с.

122. Черных, H.A., Овчаренко, М.М. Тяжелые металлы и радионуклиды в биогеоценозах. Учебное пособие / М.: Изд-во Агроконсалт, 2002. 200 с.

123. Шафран, С. А. Экспериментальные статьи Плодородие почв Прогнозирование обеспеченности подвижными формами фосфора и калия почв Нечерноземной зоны // Агрохимия, 1997. № 5. с. 5-12.

124. Шеуджен, А.Х. Биогеохимия / Майкоп: Изд-во ГУРИПП "Адыгея", 2003. 1028 с.

125. Якименко, В.Н. Фиксация и десорбция калия некоторыми автоморфными почвами//Агрохимия, 1995. № 2. с. 12-18.

126. Amphlett, C.D., McDonald, L.A. Equilibrium studies in natural ion-exchange minerals. J. Inorg. andNucl.Chem., 1956. Vol/2. № 5. P. 403-413.

127. Banin, A., Saked, D. Effekt of ionik strength on ion exchand in soil. J.Theoret. sei. 1974. №3. P. 278-285.

128. Blum, W.E.H. «Soil Degradation Caused by Industrialization and Urbanization», Towards Sustainable Land Use, Advance in Geoecology31.1998. Vol/1. P.755-766.

129. Cadmium in Fertilizers. Risks to Human Health and the Environment. Ministry of Agriculture and Forestry, 1997. № 9.

130. Christensen, T.H. Cadmiums akkumulering i landbrugsjord og optag I planter. Labor. Tekn. Hygiejne,DanmarksTekniskeHojskole,Lyngby. 1983. P. 148.

131. Christensen, T.H. and Tjell, J.C. Cadmium attenuation in soils. Departament of Environmental Engineering 1865-1990. Technical University of Denmark. 1990. P. 30-31.

132. Claassen, N. and Barber, S.A. A method for characterizing the relation between nutrient concentration and flux into roots of intact plants. Plant Phys. 1974. 54:564568.

133. Collender-Szych, J. Breburda, P. Felix-Henningsen & Trott, H. «Heavy Metal Pollution of Irrigated Soils in Nigxia, China», Towards Sustainable Land Use, Advance in Geoecology 31, volume 1,1998. P. 697-704.

134. Controles de residus dans les dengrees animals. Abeille Fr. Apikulteur, 1992. №769. P. 116-118. :■'■■

135. Csillag, J., Lukack, A., Bujtas K. & Nemeth, T. «Release of Cd, Cr, Ni, and Zn to the Soil Solution as a Consequence of Soil Contamination Acidification», Towards Sustainable Land Use, Advance in Geoecology 31.1998. Vol/1. P. 673-680.

136. Jekson, A.P. and Alloway, B.J. The transfer of cadmium from agricultural soils to the human food chain. In: Biogeochemistry of Trace Elements (ADRIANO, D.C.,ed). Lewis Publishers, London. 1992. P. 108-158.

137. Dijkshoom, W., Lampe, J. and VanBrekhoven, L.W. The effect of soil pH and chemical form of nitrogen fertilizer on heave metal contents of ryegrass. Fertilizer Research 1983. 4: 63-74.

138. Eriksson, J.E., Andersson, and Wenblad Cd, Ni and Zn contens of oat grains as related to soil factors and precipitation. Swedish Journal of Agricultural Research 1990. 20: 81-87.

139. Gebski, M., Mercik S. & Sommer, K. «Elution of Zn, Pb and Cd in Soil under Field and Laboratory Condition», Towards Sustainable Land Use, Advance in Geoecology 31.1998. Vol/1. P. 713-719.

140. Greter-Domergue F.L., Vedy J.C. Entrainement graritaire de Cd, Cu, Zn dans des Sols reionstitues aves des boes// Compostees Sci. du Sol. 1989.Vol/27. № 3. P. 227.

141. Hammann, M., Gupta, S.K. & Zihler, J. Protection of Soils from Contamination in Swiss Legislation 629-636.

142. Hickey, W.J., Fuster, D.J., Lamar, R.T. Transformation of atrazine in soil by Phanerochaete chrysosporium. Soil Boil. Biochem., 1994. Vol/26. № 12. P. 1665-1671.

143. Hodgson, J.F. Chemistry of the micronutrient elements in soils // Advances in Agron. 1963. 15:119-159.

144. Hodgson, J.F., Lindsay, W.L. and Trierweiler, J.F. Micronutrient cation complexing in soil solution: II. Complexing of zinc and copper in displaced solution from calcareous soils. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 1966. 30:723-726.

145. Hovmand, M.F., Tjell, J.C.and Mosbaek, H. 1983. Plant uptake of airborne cadmium. Environ. Pollut. (Ser. A) 1983. 30:27-38.

146. Karczewska, A., Szerszen, L. and Kabala, C. Forms of Selected Heavy Metals and Their Transformation in Soils Polluted by the Emissions from Copper Smelters. 1998. 705-712.

147. Krauskopf, K.B. Geochemistry of micronutrients. In. J.J. Mortvedt, P.M. Giordano, and W.L. Lindsay, Eds. Micronutrients in Agriculture, Soil Science Society of America, Madison, Wis. Pp. 1972. P. 31-33.

148. Kretzschmar, S., Bundt, M., Saborio, G., Wilcke W. & Zech, W. «Heavy Metals in Soils of Costa Rican Coffee Plantations», Towards Sustainable Land Use, Advance in Geoecology 31. 1998. Vol/1. P. 721 -726.

149. Levi-miazi, R., Petzuzell. The influence of phosphate fertiliters on Cd solubuliti in soil // Water, Air and soil pollut. 1984. Vol/23. № 4. P. 423.

150. Lindsay, W.L. Chemical Equilibria in Soils, Wiley-Interscience, New York. 1979.

151. Maliszewska, W., Werzbicha, N. The influence of lead, zink and cooper on the development and activity of microorganismus in soil. Agric. Environ. Quality, 1978. Vol/8. P. 135.

152. Naidu, C.K. and Reddy, T.K.R. Effect of cadmium on microorganisms and microbemediated mineralization process in the soil. Bull, environ. Contam. Toxicol. 41-657-663 (ref. In WHO 1992). 1988.

153. Podlesakova, E. & Namecek «Criteria for Soil Contamination of Organic Pollutants in the Czech Republic», E. Towards Sustainable Land Use, Advance in Geoecology 31.1998. Vol/1. P.735-743.

154. Possible Approaches for In Situ Restoration of Soils Contaminated by Zinc. Wenger, K., Hari, T., Gupta, S.K., Krebs, R., Rammelt, R. & Leumann, C.D.

155. Ros, J.P.M. and Slooff, W. (eds.) Integrated criteria document cadmium. Report nr.758476004. National Institute of Publik Health and Environmental Protection Bilthoven. 1988.

156. Schdnhard, G. Die Schwermetallbelastung Berliner Kleingarten und ahnlicher Bereiche // Gesunde Pflanzen. 1986. H. 6. S. 258-263.

157. Schmitt, H.W. and Sticher, H. Heavy metal compounds in the soil. In: Metals and Their Compounds in the Environment Occurrence, Analysis and Biological Relevance (Merian, E.ed). VCH, New York. 1991. P. 311-331.

158. S.E.A.T.M. van der Zee & F.A.M de Haan Monitoring, Control and Remediation of Soil Degradation by Agrochemicals, Sewage Sludge and Composted Municipial Wastes 607-614

159. Statens livsmedelsverk. Forsurningens paverkan pa kadmiumupptag i grodan -halsorisker och behov av kalkining. En rapport fran statens livmedelsverk,lantbruksstyrelsen och Sveriges lantbruksuniversitet. Uppsala, Rapport 1989. P. 15-47.

160. WHO. Cadmium Environmental aspects. Environmental Health Criteria 135. World Health Organization, Geneva. 1992. P. 156.

161. Wilcke, W., Kobza, J. & Zech, W. Small-scale Distribution of Airborne Heavy Metals and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in a Contaminated Slovak Soil Toposequence. Advance in Geoecology 31.1998. Vol/1. P. 689-695.

162. Youssef, R. A. and Chino, M. Movement of metals from soil to plant roots. Water, Air and Soil Pollution 1991. 57-58:249-258.