Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Тяжелые металлы в легких дерново-подзолистых почвах Северо-Запада РФ в системе почва-токсикант-растение

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Тяжелые металлы в легких дерново-подзолистых почвах Северо-Запада РФ в системе почва-токсикант-растение"

На правах рукопис

Яковлева Татьяна Ивановна

ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ЛЁГКИХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВА} СЕВЕРО-ЗАПАДА РФ В СИСТЕМЕ ПОЧВА - ТОКСИКАНТ - РАСТЕНИЕ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Великие Луки 2005

Диссертация выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Иванов Алексей Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Донских Иван Николаевич; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Гудкова Надежда Петровна

Ведущее предприятие (учреждение): Федеральное Государственное Учреждение станция агрохимической службы «Великолукская»

Защита диссертации состоится 24 ноября 2005 г. в 12 часов 00 минут на заседании диссертационного совета К 220. 007. 01 при Великолукской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 182100, Псковская область, г. Великие Луки, пл. Ленина, д. 1, ауд. 160.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Великолукской государственной сельскохозяйственной академии.

Просим принять участие в работе диссертационного совета или прислать свой отзыв в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью.

Автореферат разослан úscrn^^/uZ-_2005 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

Людмила Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Современный уровень воздействия техногенеза на почвенный покров таков, что в РФ около 2 млн. га пахотных почв уже подвержены химическому токсикозу, преимущественно тяжёлыми металлами. Особенно низкой способностью к их утилизации обладают малобуфериые лёгкие дерново-подзолистые почвы (М.М. Овчаренко и др., 1998, Ю.А. Духанин, 2003). Вследствие этого, даже при относительно низком поступлении в последние токсикантов могут возникать условия к их повышенному накоплению в сельскохозяйственной продукции. Но, именно такие почвенные разности широко представлены в пахотном фонде Северо-Запада РФ и доминируют в Псковской области (92% площади пашни).

Минимизация отрицательного влияния тяжёлых металлов техногенного происхождения на почву, растения и, в конечном итоге, человека предполагает детальное знание естественных особенностей их локализации и транслокации, а также способность прогнозировать поведение каждого из них и использовать эффективные приёмы агротехники (Л.К. Садовникова, 1995; Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская, 2002). Однако до сих пор не получила однозначной оценки и роль окультуривания лёгких почв, без которого на них невозможно эффективное сельскохозяйственное производство, в трансформации состояния тяжёлых металлов.

Цель исследования состояла в оценке роли генезиса и окультуривания песчаных дерново-подзолистых почв в естественном состоянии ряда тяжёлых металлов и в поведении свинца и кадмия в системе почва - токсикант -растение на фоне техногенного загрязнения.

Задачи исследования включали:

- определение естественного состояния тяжёлых металлов в песчаных дерново-подзолистых почвах, сформированных на водно- и озёрно-ледниковых, а также карбонатных и бескарбонатных моренных песках;

- установление роли окультуривания песчаных почв в условиях различных систем удобрения (преимущественно органо-минеральных) в изменении содержания отдельных соединений тяжёлых металлов в пределах почвенного профиля;

- выявление зависимости состояния свинца и кадмия техногенного происхождения от карбонатности материнской породы и степени окультуренности песчаной дерново-подзолистой почвы;

- определение уровня воздействия свинцового и кадмиевого токсикоза почвы на рост, развитие и продуктивность люпина узколистного и овса в различных почвенных условиях;

- установление влияния карбонатности и окультуренности почвы, загрязнённой в разной степени свинцом и кадмием, на химический состав основной и побочной продукции.

Новизна и научное значение заключаются в том, что впервые в условиях Северо-Запада России дана комплексная

Б' . ' IШлА

особенностей и окультуривания в формировании состояния тяжёлых металлов песчаных почв, выявлено значение этих факторов в поведении свинца и кадмия в системе почва - токсикант - растение.

Практическая значимость исследования состоит в разработке рекомендаций по существенному ограничению накопления соединений свинца И кадмия' в основной и побочной продукции, производимой на лёгких дерново-подзолистых почвах.

Основные положения работы, выносимые на защиту: параметры естественного состояния тяжёлых металлов песчаных почв различного генезиса; уровни его трансформации в процессе окультуривания; характеристики утилизационной способности песчаных почв в отношении кадмиевого и свинцового загрязнения.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-производственных конференциях профессорско-преподавательского состава в Великолукской ГСХА, Санкт-Петербургском ГАУ, а также на заседании Учёного совета в ВНИИ люпина в 2002 - 2004 гг.

Объём и стру{<ггура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству и приложений. Список использованной литературы включает 145 наименования, из них 21 на иностранных языках. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц в основном тексте и 9 в приложениях, 1 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ТЯЖЁЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ ПОЧВА - УДОБРЕНИЕ -

РАСТЕНИЕ

На основе обобщения накопленного научного материала представлены основные природные факторы формирования состояния тяжёлых металлов в дерново-подзолистых почвах и его трансформация в процессах почвообразования и окультуривания. Проанализированы источники техногенного загрязнения пахотных почв и условия транслокации токсикантов в растения, а так же приёмы агротехники, сдерживающие её.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования служили дерново-подзолистые почвы лёгкого гранулометрического состава, расположенные на территории Псковской области (южная часть Северо-Западного района).

Методической основой работы стало сравнительно-генетическое исследование на основе 16 почвенных разрезов, выполненных на бескарбонатных и карбонатных моренных, озёрно- и водно-ледниковых песчаных отложениях, а также микрополевой опыт, заложенный на опытном поле учхоза «Удрайское».

Агрохимическая характеристика почвенных разрезов представлена в приложениях диссертации.

Агрохимическая характеристика почвы пахотного горизонта микрополевого опыта представлена в таблице 1.

1. Агрохимическая характеристика почв микрополевого опыта

Остаточно-карбонатная почва Обычная дерново-подзолистая почва

Показатели слабоокуль-туренная хорошо окультуренная слабоокуль-туренная хорошо окультуренная

рН(С0Лл 5,95 5,90 5,25 7,10

Нг, ммоль/ЮОг 0,77 1,22 0,95 0,51

в, ммоль/ЮОг 3,06 6,80 2,70 9,90

У.% 79,9 84,8 73,8 95,7

Содержание гумуса, % 0,8 3,4 0,8 1,6

Подвижные, мг/кг Р205 90 183 ' 73 935

К20 139 498 56 213

Валовое содержание, мг/кг свинца кадмия 3,10 0,14 4,96 0,20 2,09 0,12 4,74 0,22

Содержание подвижных форм, мг/кг свинца кадмия <0,10 <0,05 <0,10 <0,05 <0,10 <0,05 <0,10 <0,05

Характер изменения свойств дерново-подзолистых почв в процессе их естественно-антропогенного формирования . оценивался сравнительно-генетическим методом, заключающимся в сопоставлении окультуренных почв с их целинными аналогами. Расстояние между разрезами сравниваемых аналогов не превышало 300 м. Почвенные образцы отбирались из горизонтов А| и Апах. в 10 точках в радиусе 5 м от разреза, из нижележащих горизонтов -в пяти точках по стенке ямы.

Микрополевой опыт заложен в полиэтиленовых сосудах без дна площадью 0,25 м2 и глубиной 0,5 м. Слой 0 - 50 см искусственно сформирован из двух предварительно хорошо перемешанных слоев почвы: 0 - 20 см из горизонта Апах. и 20 - 50 см из горизонта АгВ соответственно. Схема опыта включала следующие варианты: 1. Контроль - без внесения токсикантов; 2. Кадмий - 1 мг/кг; 3. Свинец - 40 мг/кг; 4. Кадмий - 5 мг/кг; 5. Свинец - 200 мг/кг. Повторность опыта четырёхкратная.

Внесение токсикантов было проведено до посева культуры в первый год исследования в виде раствора солей соответствующих металлов (ацетата кадмия и ацетата свинца).

В опыте возделывапись районированные сорта сельскохозяйственных культур: люпин узколистный сорта Кристалл, овёс сорта ЛОС - 3.

Уборка и учёт урожая продукции были проведены сплошным весовым методом. При этом учитывались урожайность корней, зелёной массы, соломы и зерна.

Агрохимические анализы почвенных и растительных образцов выполнялись по общепринятым методическим руководствам.

Статистическая обработка данных учёта урожая и ряда химических анализов выполнялась дисперсионным методом с использованием микро-ЭВМ и персональных компьютеров.

Ч. ГЕНЕЗИС И ОКУЛЬТУРИВАНИЕ ПЕСЧАНЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ КАК ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Принципиальные отличия подзолистых и дерново-подзолистых песчаных почв естественно-исторически состоят в их формировании на песках ледникового происхождения разной степени сортированное™ и несколько отличающегося минералогического состава. Влияние этих факторов на естественное состояние тяжёлых металлов оказалось весомым, хотя все песчаные отложения из-за абсолютного доминирования кварца в их составе отличались низкой обеспеченностью не только фитотоксичными, но и биогенными тяжёлыми металлами (за исключением железа) (табл. 2). Содержание в них кадмия, свинца и, отчасти, никеля оказалось меньше нижнего предела обнаружения метода атомно-абсорбционной спектроскопии.

Наименьшим запасом всех тяжёлых металлов отличались отсортированные в ледниковых водных потоках и озёрах песчаные породы и сформированные на них подзолистые и дерново-подзолистые почвы. Моренные несортированные пески и, особенно, обогащённые кальцитом (карбонатные) оказались самыми богатыми. Вследствие геохимической приуроченности ряда минералов к карбонатным породам дерново-подзолистая почва на таком песке оказалась богаче других медью в 2,0 - 2,8, цинком - в 1,6 - 1,9, марганцем - в 2,8 - 3,7, никелем - 1,3 - 5,0 и железом- в 1,1 - 2,1 раза.

Характер перераспределения биогенных металлов в процессе почвообразоиапим зависел от исходных физико-химических и химических свойств породы, растительности, их индивидуальных миграционных способностей, доминирующих элементарных процессов и др. Чем меньше была обеспечена металлом материнская порода и выше его биогенность, тем больше его склонность к накоплению в гумусово-эллювиальной толще. Фактором усиления нисходящей миграции металлов по профилю стал подзолистый процесс почвообразования, ограничивший их аккумуляцию в верхней толще

2. Состояние тяжёлых металлов в целинных подзолистых и дерново-подзолистых почвах

Горизонт Валовое содержание (1) и содержание подвижных соединений (2) металла, мг/кг

медь цинк никель марганец железо

1 ! 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Дерново-подзолистая почва на озёрно-ледниковом песке

А, 3,4 следы 12,6 2,5 следы следы 65,9 10,6 2835 33,9

а2в 2,5 следы 14,1 2,2 следы следы 31,9 2,8 3690 28,1

В 2,2 следы 6,9 1,7 следы следы 46,9 1,6 2560 14,4

С 2,1 следы 6,0 2,7 0,8 следы 42,1 0,6 2700 21,6

Дерново-подзолистая почва на бескарбонатном моренном песке

А, 2,4 0,8 24,0 3,0 5,5 следы 72,0 33,4 5088 27,0

а2в 2,5 1,3 42,0 3,0 3,8 следы 35,4 16,0 4438 14,9 29,7

В 3,5 0,9 15,8 3,4 5,4 следы 93,8 3,0 4432

С 1,4 0,4 10,2 2,6 4,0 следы 53,3 1,9 3720 23,1

Дерново-подзолистая почва на карбонатном моренном песке

А, 6,7 0,7 23,4 2,1 3,7 0,4 247,0 16,0 5920 31,3

А2В 5,8 0,6 7,1 0,8 2,2 0,2 101,0 6,5 7360 10,6

В 5,9 0,3 10,2 1,5 5,1 0,3 53,0 11,0 8000 27,7

С 6,4 0,6 8,6 0,9 3,0 0,4 99,0 1,6 7840 3,8

Подзолистая почва на водно-ледниковом песке

А1А2 2,7 0,5 14,6 1,9 следы следы 89,3 20,3 4638 87,2

а2 1,4 0,3 10,1 2,2 следы следы 89,3 20,3 4045 24,5

В 6,0 0,5 14,3 2,0 следы следы 87,5 7,0 4128 13,6

С 4,2 0,4 11,2 1,7 0,3 следы 37,1 1,7 5106 11,3

подзолистой почвы.

К биогенному накоплению в гумусовом горизонте всех почв оказались склонны марганец (Кб. - 1,4 - 2,5) и цинк (Кб. - 1,3 - 2,7), а медь только в почвах на бескабонатном моренном и озёрно-ледниковом песках (Кб. - 1,6 -1,7). Достоверное элювиально-иллювиальное перераспределение вследствие биологических и физико-химических механизмов миграции и барьеров в почвенном профиле было отмечено для меди в почвах на бескарбонатном моренном и водно-ледниковом (Ки. - 1,5 - 4,2), для цинка - на карбонатном моренном и водно-ледниковом (Ки. - 1,4), для марганца - на бескарбонатном моренном и озёрно-ледниковом песках (Ки. - 1,4), для никеля - на моренных песках (Ки. - 1,4 - 2,3). И лишь железу было свойственно весьма равномерное распределение в профиле песчаных почв.

Степень растворимости соединений отдельных тяжёлых металлов зависела от конкретного сочетания химических и физико-химических свойств почв в пределах их генетических горизонтов. Из-за исключительно низких показателей ёмкости поглощения и повышенной кислотности большинство

металлов обладают в песчаных почвах высокой подвижностью: медь - 10-33, цинк - 9 - 20, марганец - 7 - 46, никель - 2 - 10 и только железо - 0,5 - 1,9 %. Наименьшая доля подвижных соединений от валового содержания металлов свойственна остаточно-карбонатной дерново-подзолистой почве, обладающей слабокислой реакцией, более высокими запасами фульватно-гуматного гумуса и самих металлов. Равномерная растворимость по профилю почвы у соединений меди, цинка и никеля, тогда как у марганца и железа содержание подвижных соединений возрастает в гумусовом слое до 18 раз. Это связано со значительной ролью почвенной биоты и органического вещества в формировании окислительно-восстановительного потенциала,

контролирующего растворимость их соединений.

В ходе исследования пахотных почв обнаружилась заметная пространственная пестрота в обеспеченности металлами разноокультуренных видов, особенно, на моренных песках. Вероятно причиной этого является химическая неоднородность моренных отложений.

Кроме того, указанные почвы, несмотря на существенное улучшение в процессе окультуривания исходных агрогенетических свойств, в целом сохраняли природные особенности состояния тяжёлых металлов. В частности, в почвах на водно-ледниковых песках кадмий, свинец и никель по прежнему обнаруживались в ультрамалых «следовых» количествах. Это может быть объяснено незначительным поступлением последних в составе удобрений и, напротив, существенными инфильтрационными потерями. Расчёты показали, что с удобрениями за 30 лет было внесено на 1 га 1,3 - 5,1 кг меди, 3,5 - 21,4 кг цинка, 5,8 - 29,5 кг марганца, 0,4 - 1,5 кг никеля, 0,1 - 0,7 кг свинца и 0,02 -0,04 кг кадмия. Основным источником тяжёлых металлов оказались органические удобрения, на долю которых приходилось от 68 до 92 % общего прихода. Значительно меньшая Доля поступала из известковых, а минимальная - из минеральных удобрений.

Слабоокультуренные песчаные почвы по состоянию тяжёлых металлов мало отличались от целинных аналогов. Зарегистрировано лишь снижение содержания подвижных соединений марганца и железа на 40 - 52 %, объяснимое проводимым в анализируемые годы известкованием (табл. 3).

Почти то же можно говорить и о среднеокультуренных почвах (небольшие изменения, вероятно, связаны с некоторой пространственной неоднородностью материнских пород).

Несмотря на общее для всех изучаемых объектов усиление аккумулятивного характера почвообразования в их хорошо окультуренных видах на фоне интенсивных органических и органо-минеральных систем удобрения, трансформация состояния отдельных металлов шла не совсем одинаково. Как правило, в аккумулятивно-эллювиальной толще почв имело место накопление биогенных металлов, поступление которых с удобрениями превосходило продуктивные и непродуктивные потери. Так валовое содержание меди возрастало (относительно слабоокультуренных аналогов) в зависимости от генетических особенностей и специфики систем удобрения на

3. Состояние тяжёлых металлов в пахотных подзолистых и дерново-подзолистых песчаных почвах разной окультуренности

Горизонт Валовое содержание (1) и содержание подвижных соединений (2) металла, мг/кг

медь цинк никель* марганец железо

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Слабоокультуренная

АПах. 3,9±0,3 0,8±0.1 24,7±1,9 2,2±0,2 5,5±0,5 0,2 127,9±8,5 13,1±1,0 4303±37 22,0±1,7

А2В (АЗ) 3,1 ±0.2 0,7±0,1 12,0±1,0 2,0±0,1 5,8±0,5 0,2 47,9±5,0 4,5±0,3 4037±40 14,4±1,0

В 4.0±0,3 0,7±0,1 12,5=0,9 1,б±0,1 5,7±0,4 0,2 54,4±5,1 3,1 ±0,2 5799±42 25,4±2,0

С 3.1±0,3 0,5±0 10.9±0.6 1,7±0,1 4,7±0,4 0,3 64,0±5,3 1,б±0,1 4317±33 13,1±1,4

Среднеокультуренная

Апах 4,2±0,4 0,б±0 27,б±1,9 2,3±0,2 7,2±0,6 0,2 122,0*12,0 19,7±1,5 5474±45 17,8±1,4

а,а2 3.7±0,3 0,5±0 29,5±2,3 2,0±0,2 7,1±0,8 0,1 64,6±5,8 10,3±0,7 5517±44 17,б± 1,4

а2в 3,9±0,4 0,7*0.1 20,5±2,0 1,9±0,2 7,3±0,8 0,2 58,4±4,9 5,2±0,4 5504±48 14,0±1,0

в 5.4±0,4 0,9±0,1 19,5X1,5 1,б±0,1 8,0±0,8 0,1 87,9±7,б 4,2±0,4 6193±52 2б,4±2,0

с 3,9±0.3 0,6±0,1 19.1±1,7 2,4±0,2 5,3±0,6 0,2 56,1 ±4,7 1,9±0,1 5817±50 18,0±1,б

Хорошо окульту ренная

аПач 5.8±0.4 0,4±0 27,4±2,2 3,2±0,3 5,1 ±0,7 0,1 175,б±15,3 2б,8±2,1 6037±44 13,0±1,0

А, 5,5±0,4 0,3±0 24,3±2,0 2,4±0,2 7,9±0,6 0,2 134,0±11,9 1б,0±1.1 5911±52 9,7±1,0

А2В 4,8±0,3 0,3±0 17,3±1,1 1,7±0,1 5,2±0,5 0,1 92,9±8,б 6,1 ±0,5 587б±38 15,1±1,1

В 5.6±0.4 0,6±0.1 20,0±1.7 1,5±0,1 5,4±0,5 0,2 11б,4±10,5 7,8±0,5 б059±51 21,2±1,4

с 3,7+0.3 0,5+0,! 8,1+0,6 1,5+0,1 3,8+0,5 0,1 80,1±7,б 1,б±0,1 5915+43 12,7±1,0

пдк 55,0 3,0 100,0 23,0 85,0 4,0 1500

* среднее по почвам на моренных отложениях

49 - 77, цинка - на 44 - 60, марганца - на 37 - 43 %, оставаясь при этом низким по абсолютной величине. Содержание никеля в пахотном горизонте остаточно-карбонатной почвы увеличилось на 59 %, в то время как у почвы на кислой морене оно существенно снизилось. Последнее могло быть связано с постоянным использованием высоких доз навоза в отсутствии известкования, что предопределило значительные инфильтрационные потери никеля в составе органо-минеральных комплексов.

Изменение содержания подвижных соединений тяжёлых металлов не всегда коррелировало с динамикой валовых запасов последних. Прямая связь наблюдалась лишь у цинка и марганца (увеличение содержания на 45 и 100 %, соответственно). По другим металлам установлено значительное (до 100 %) снижение концентрации подвижных соединений, которое мы связываем с накоплением стабильных компонентов гумуса. В составе последних возможно закрепление меди, железа и никеля.

Карбонатность материнской породы несколько изменяла направленность процессов превращения соединений тяжёлых металлов. В условиях мало изменявшихся при окультуривании физико-химических свойств остаточно-

карбонатной почвы содержание в ней подвижных форм меди, марганца и железа оставалось весьма стабильным (существенное снижение запасов отмечалось у цинка и никеля).

В конечном итоге, по материалам сравнительно-генетических исследований можно сделать заключение, что, несмотря на значительное влияние окультуривающих мероприятий, состояние тяжёлых металлов в лёгких дерново-подзолистых почвах во многом сохраняет свои природные особенности. Главнейшие из них - почти полное отсутствие кадмия, свинца а, нередко, и никеля, а также низкая обеспеченность биогенными металлами, включая их доступные для растений соединения.

4. РОЛЬ ГЕНЕЗИСА И ОКУЛЬТУРЕНОСТИ ПЕСЧАНЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ В ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕХНОГЕННОГО КАДМИЯ И СВИНЦА

Песчаные почвы, послужившие нам объектами исследования в микрополевом опыте, отличались очень низким исходным содержанием кадмия и свинца (в десятки раз меньшим ПДК). Подвижные соединения последних в них вообще не были обнаружены. Однако весь внесённый весной 2002 года кадмий и свинец осенью этого года экстрагировался раствором разбавленной 1:1 азотной кислоты.

Изучение трансформации состояния кадмия и свинца техногенного происхождения показало, .что на природные параметры друг друга действенного влияния они не оказали, равно как и на потребление этих элементов растениями. Последнее хотя и возрастало при загрязнении в 5 - 22 раза, но было несопоставимо меньшим относительно искусственно внесённого количества токсикантов (0,01 - 0,2 %).

Вопреки сформулированной изначально научной гипотезе, не установлено влияния карбонатности материнской породы на состояние кадмия и свинца в пахотном слое как слабо - так и хорошо окультуренной почвы (табл. 4,5). Вероятная причина этого в том, что взятые для сравнения обычные дерново-подзолистые почвы являются вторично насыщенными за счёт известкования (слабоокультуренный вид имел слабокислую, а хорошо окультуренный - нейтральную реакцию).

Фактически параметры трансформации состояния металлов определялись уровнем токсикоза, их индивидуальными свойствами и степенью окультуренности почвы, а точнее сочетанием конкретных агрохимических и физико-химических характеристик. Так при загрязнении песчаной почвы кадмием из расчёта 1 мг/кг обнаружить достоверное снижение его общего содержания за три года не удалось. При пятикратно большем токсикозе пахотный слой слабоокультуренных почв утрачивал 25 % первоначального запаса (1,29 мг/кг). Практически весь этот кадмий был обнаружен в подпахотном слое, содержание его в котором увеличилось на 0,45- 0,53 мг/кг. Это стало основной причиной и снижения содержания подвижных соединений

4. Изменение состояния кадмия в почвах микрополевого опыта

Вариант Валовое содержание, мг/кг Содержание подвижных соединений, мг/кг Подвижность кадмия, %

2002 г. | 2004 г. 2002 г. | 2003 г. | 2004 г. 2002 г. |2003 г. |2004 г.

Дерново-подзолистая остаточно-карбонатная почва, слабоокультуренная

Контроль - 0 0,12±0,01 0,10±0,01 <0,05 <0,05 <0,05 - - -

Кадмий, 1 мг/ кг 1,14±0,Ю 1,08±0,07 0,80±0,06 0,67±0,06 0,40±0,01 70 56 37

Кадмий, 5 мг/ кг 5,27±0,59 3,65±0,28 3,35±0,28 2,70±0,23 2,23±0,18 64 60 61

Дерново-подзолистая остаточно-карбонатная почва, хорошо окультуренная

Контроль - 0 0,12±0,02 0,15±0,02 <0,05 <0,05 <0,05 - - -

Кадмий, 1 мг/ кг 1,18±0,14 1,15±0,09 0,73±0,0б 0,60±0,05 0,20±0,02 62 56 19

Кадмий. 5 мг/ кг 4,82±0.35 4,32±0,27 2,84±0,22 2,30±0,15 1,90±0,20 59 53 44

Дерново-подзолистая обычная почва, слабоокультуренная

Контроль - 0 0,12±0.02 0,10±0,01 <0,05 <0,05 <0,05 - - -

Кадмий, 1 мг/ кг 1,20±0,10 1,0б±0,06 0,66±0,05 0,50±0,03 0,20±0,02 44 41 19

Кадмий, 5 мг/ кг 5,07±0,53 4,10±0,31 3,45±0,29 2,60±0,19 2,30±0,19 68 60 56

Дерново-подзолистая обычная почва, хорошо окультуренная

Контроль - 0 0,13±0,02 0,12±0,01 <0,05 <0,05 <0,05 - - -

Кадмий, 1 мг/ кг 1,03±0,08 1,20±0,08 0,68±0,0б 0,30±0,02 0,15±0,01 66 25 13

Кадмий, 5 мг/ кг 4,96±0,39 4,40±0,43 2,73±0,21 1,70±0,12 1,62±0,15 55 35 37

пдк 1,00 -

кадмия в пахотном слое слабоокультуренных почв, достигшего за три года 41 %. У хорошо окультуренных почв, обладающих высокой ёмкостью химического и физико-химического поглощения, достоверных изменений в валовом содержании кадмия ни в пахотном, ни в подпахотном слоях не обнаружилось.

Свинец, содержание которого превосходило содержание кадмия в десятки раз, вымывался из пахотного слоя как слабо-, так и хорошо окультуренных почв практически одинаково (уменьшение на 7- 12 %). В результате его содержание в подпахотном горизонте увеличилось на 1,2 - 3,5 мг/кг. В отличие от валовых запасов, динамика подвижных соединений тяжёлых металлов существенно зависела от окультуренности почв. Хорошо окультуренные виды уже к концу первого года исследований содержали подвижного кадмия в среднем на 15 % меньше слабоокультуренных, а свинца -на 32 %. К концу опыта преимущество окультуренных почв в утилизационной способности, созданное длительным использованием органо-минеральных и органических систем удобрения, для первого и второго уровней токсикоза достигло соответственно 42 и 26 % по кадмию и 17 и 40 % по свинцу. Таким образом, ежегодное уменьшение содержания этих форм при первом и втором уровнях токсикоза на слабо- и хорошо окультуренных почвах составило 0,12 и 0,38, 0,18 и 0,34 мг/кг по кадмию и 3,3 и 14,3, 2,1 и 15,3 мг/кг по свинцу соответственно. И всё же, естественная детоксикация даже хорошо окультуренных почв до требуемых параметров за трёхлетний период оказалось

5. Изменение состояния свинца в почвах микрополевого опыта

Вариант Валовое содержание, мг/кг Содержание подвижных соединений, мг/кг Подвижность свинца,%

2002 г. | 2004 г. 2002 г. I 2003 г. | 2004 г. 2002 г. 12003 г. ¡2004 г.

Дерново-подзолистая остаточно-карбонатная почва, слабоокульту! эенная

Контроль - 0 4,9±0,5 4,3±0,5 <0,1 <0,1 <0,1 - ■

Свинец, 40 мг/кг 46,0±5,0 36,9±3,2 23,5±2,0 24,б±2,4 15,5±1,4 51 58 42

Свинец, 200 мг/кг 201,0±22,0 186,8±17,7 114,0±10,5 97,2±10,0 82,4±7,3 57 50 44

Дерново-подзолистая остаточно-ка рбонатная почва, хорошо окультуренная

Контроль - 0 5,1 ±0,6 4,8±0,5 <0,1 <0,1 <0,1 - -

Свинец, 40 мг/кг 45,8±4,9 33,8±3,9 19,8±2,0 17,7±1,5 12,4±0,9 43 38 37

Свинец, 200 мг/кг 206,0± 18,5 181,3*19,5 107,0±12,1 54,0±6,0 42,5±4,4 50 28 23

Дерново-подзолистая обычная почва, слабоокультуренная

Контроль - 0 4,7±0,5 4,1±0,4 <0,1 <0,1 <0,1 - - -

Свинец, 40 мг/кг 46.4±4,6 38,5±3,7 25,5±2.3 22,5±2,0 13,5±1,0 55 49 35

Свинец, 200 чг/кг 214.0±19,5 189,0±17,1 1 б9,0± 18,2 102,5±11,5 92,1 ±8,9 79 51 49

Дерново-подзолистая обычная почва, хорошо окультуренная

Контроль - 0 4,8±0,4 5,2±0,4 <0,1 <0,1 <0,1

Свинец, 40 мг/кг 47,3±5,2 30,3*2,6 17,0±1,5 13,7±1,2 11,6±0,9 36 37 38

Свинец, 200 м(/и 208.0±21,7 184,0±17,0 82,0±7,9 71,4±6,3 61,4±5,5 39 36 33

ПДК 32,0 6,0

практически невозможной.

Нейтральная реакция, высокие обеспеченность фосфором и ёмкость поглощения создают окультуренным почвам преимущество в закреплении кадмия, а для утилизации свинца большое значение имеет уровень их гумусированности. В силу того, что изучаемые объекты сильно отличались по этим параметрам, через три года после начала полевого исследования обнаружилась заметная разница в утилизационной способности обычных и остаточно-карбонатных почв. В частности, сильнозафосфаченная и переизвесткованная почва из рода обычных дерново-подзолистых содержала подвижного кадмия на 16 % меньше, а свинца на 25 % больше, чем высокогумусированная остаточно-карбонатная.

В конечном итоге утилизационная способность слабоокультуренных почв, в значительной мере формируемая их неудовлетворительными поглотительными свойствами, а, соответственно, инфильтрацией тяжёлых металлов, позволила снизить за три года их подвижность с 61 - 62 до 42 - 43 %. Хорошо окультуренные же почвы, закрепляющие их, преимущественно, химически и физико-химически, снизили подвижность кадмия и свинца с опасных 61 и 43 до 28 и 33 %.

5. ВЛИЯНИЕ ГЕНЕЗИСА И ОКУЛЬТУРЕННОСТИ ПЕСЧАНЫХ ПОЧВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНА СЕВООБОРОТА В УСЛОВИЯХ ТОКСИКОЗА

Продуктивность культур в условиях Северо-Запада России в значительной мере определяется сочетанием комплекса погодных условий и уровня оптимизации питательного режима дерново-подзолистых почв. В полевом опыте нами использованы песчаные дерново-подзолистые почвы слабой и хорошей окультуренности. Во всех вариантах (кроме контрольного) их плодородию был искусственно нанесён существенный ущерб применением растворимых солей кадмия и свинца. К тому же, и погодные условия в годы исследований были весьма неблагоприятными (исключительно засушливыми в 2002 году и, напротив, избыточно влажными - в 2003). Все эти факторы оказали непосредственное влияние на рост и развитие люпина узколистного и овса.

Фенологические наблюдения показали, что токсиканты мало влияли на морфологические свойства вегетирующих растений. Лишь на фоне высоких уровней токсикоза обнаружились негативные тенденции, вызванные вероятно общетоксическим влиянием кадмия и свинца и, в частности, инактивацией ферментативных систем. В 2002 и 2004 годах на фоне сильного загрязнения кадмием высота растений люпина уменьшилась к моменту уборки на зелёную массу на 2 - 4 см, на зерно - на 9 см.

Напротив, число клубеньков на корнях люпина под воздействием кадмиевого токсикоза даже несколько возрастало. Вероятно, это стало ответной реакцией растения на инактивацию кадмием вновь закладываемых клубеньков.

Фенологическими наблюдениями не выявлено также влияния генетических особенностей почвы, включая и карбонатность материнской породы. Напротив, влияние окультуренности почвы, оказалось весомым, хотя и несколько ослабленным неблагоприятными погодными условиями и малой требовательностью культур к почвенному плодородию.

За счёт лучшего питательного режима (прежде всего азотного) уже в начале лета растения на окультуренных почвах отличались тёмно-зелёной окраской листьев, вегетировали на 2 - 4 дня дольше и к уборке имели на 8 - 16 см большую высоту. Несомненно, здесь сказалась и лучшая влагообеспеченность хорошо окультуренных почв (в среднем за период наблюдений их полевая влажность на 0,9 % выше, в сравнении со слабоокультуренными аналогами).

Результаты наблюдений за растениями в период их вегетации объективно подтверждены и итоговыми данными учёта урожая (табл. 6). Несмотря на пониженную требовательность люпина и овса к плодородию, именно окультуренность почвы стала главным фактором, определяющим урожайность зелёной массы и зерна первой культуры, а также зерна и соломы - второй. Среднегодовая продуктивность звена севооборота на незагрязнённых хорошо окультуренных почвах составила 4,7 т з.ед./га, что на 34 % выше аналогичного

6. Продуктивность культур и звена севооборота в микрополевом опыте

Вариант опыта (фактор В) Люпин на зелёную массу Овёс Люпнн на зерно Продуктивность звена

урожай ность а.с.а., г/м2 прибавка. % урожайность а.с.в., г/м2 прибавка, % урожайность а.с.в., г/м2 прибавка, % г/м2 з.ед. в год прибавка, %

зерно солома зерно олома

Дерново-подзолистая остаточно-карбонатная почва, слабоокульту{ >енная (фактор А)

Контроль - 0 310 - 138 126 - - 398 - 338 -

Кадмий. 1 мг/кг 303 -2 131 113 -5 -10 410 3 339 0

Свинец. 40 мг/кг 310 0 140 128 1 2 366 -8 324 -4

Кадмий, 5 мг/кг 271 -13 131 131 -5 4 349 -12 301 -И

Свинец, 200 мг/кг 285 -8 125 107 -9 -15 377 -6 315 -7

Среднее 296 -6 133 121 -4 -5 380 -6 323 -5

Дерново-подзолистая остаточно-карбонаiная почва, хорошо окульт яренная (факто р А)

Контроль - 0 490 - 239 292 - - 425 - 455 -

Кадмий, 1 мг/кг 483 -1 230 333 -4 14 455 7 468 j

Свинец, 40 мг/кг 480 -2 224 286 -6 -2 392 -8 431 -5

Кадмий, 5 мг/кг 452 -8 200 257 -16 -12 452 6 441 -3

Свинец, 200 мг/кг 468 -4 225 268 -6 -8 434 2 445 -2

Среднее 475 -4 224 287 -8 -2 432 2 448 -2

Дерново-подзолистая обычная почва, слабоокультуренная (фактор А)

Контроль - 0 254 - 140 144 - - 470 - 356 -

Кадмий. 1 мг/кг 260 2 140 146 0 1 502 7 373 5

Свинец, 40 мг/кг 242 -5 124 130 -И -10 467 -1 345 -3

• Кадмий. 5 м|/к1 220 -13 ■ 123 124 -12 -14 345 -26 279 -22

Свинец. 200 мг/кг 206 -19 124 123 -11 -14 403 -14 302 -15

Среднее 236 -9 130 133 -9 -9 437 -9 331 -9

Дерново-подзолистая обычная почва, хорошо окультуренная (фактор А)

Контроль - 0 540 - 209 214 - - 492 - 487 -

Кадмий, 1 мг/кг 520 -4 201 207 -4 -3 518 5 489 0

Свинец. 40 мг/кг 533 -1 187 178 -11 -17 526 7 491 1

Кадмий. 5 мг/кг 505 -6 187 189 -11 -12 549 12 494 2

Свинец, 200 мг/кг 520 -4 182 171 -13 -20 443 -10 445 -9

Среднее 524 -4 193 192 -10 -13 506 3 481 -1

НСР05 фактор А фактор В 36 18 38

57 28 46

показателя для слабоокультуренных почв. Хотя и продуктивность последних (3,5 т. з. ед./га) может быть оценена как весьма удовлетворительная.

Влияние окультуренности по-разному проявлялось на различных по генезису почвах. В частности, положительный эффект у люпина был ощутимее на обычной дерново-подзолистой почве, а у овса - на остаточно-карбонатной. Это может быть объяснено неодинаковыми требованиями культур к почвенным условиям.

Существенным было и влияние погодных условий. Так люпин узколистный в засушливом 2002 году на остаточно-карбонатной слабоокультуренной почве был на 22 % продуктивнее, чем на обычной, а в

2004 году, при более благоприятных условиях, зависимость оказалась обратной.

В трёхлетних исследованиях не обнаружено катастрофического снижения эффективного плодородия даже сильно загрязнённых кадмием и свинцом почв, о чём можно судить по показателям их продуктивности. Последние уменьшились в среднем на 5 - 9 % у слабо- и на 1 - 2 % - у хорошо окультуренных аналогов. Достоверными являются издержки от высокого уровня токсикоза только слабоокультуренных почв, где произошло снижение продуктивности на 13 - 19 % к контролю. Кроме того, в опытах имела место тенденция положительного действия карбонатности материнской породы.

Реакция овса и люпина узколистного на кадмиевый и свинцовый токсикозы была неодинаковой из-за существенных различий в их биологии. Так люпин узколистный достоверно реагировал на изучаемый токсикоз только на слабоокультуренных почвах при возделывании на зерно. Снижение продуктивности от 5 мг/кг Сс1 и 200 мг/кг РЬ в обычной почве составило 12 - 26 и 14 % соответственно. Овёс же обнаружил тенденцию к снижению урожайности зерна (на 5 - 16 % от Сё и 6 - 13 % от РЬ) и соломы (на 0 - 14 % от Сс1 и 8 - 20 % от РЬ) в условиях повышенного токсикоза, как на слабоокультуренных, так и на хорошо окультуренных почвах. На наш взгляд, причина таких отличий связана с разной потребностью этих культур в кальции окультуренных почв, который является антагонистом обоих тяжёлых металлов, ограничивающим поглощение растениями. С другой стороны, остро восстановительные условия в почвах в 2003 году могли усугубить токсичность кадмия и свинца в отношении овса. Отчасти это подтвердилось результатами химических анализов зелёной массы, зерна и соломы.

Оценка качества продукции, используемой на кормовые цели, показала, что существенные изменения последнего были связаны только с окультуренностью почвы. Так, содержание сырого протеина в зелёной массе люпина, выращиваемого на хорошо окультуренных почвах, превышало данный показатель для слабоокультуренных почв на 7 %, содержание фосфора и калия - даже на 35 - 45 %. Вероятно, это связано с увеличением числа клубеньков на растении и более высокой обеспеченностью подвижными соединениями калия.

В контрольном варианте в условиях исходно благоприятного состояния тяжёлых металлов в почвах их содержание в кормовой продукции, составляло от 20 до 64 % ПДК (табл. 7).

Загрязнение песчаных почв кадмием из расчёта 1 и 5 мг/кг и свинцом из расчёта 40 и 200 мг/кг увеличило фоновое содержание металлов по отдельным видам продукции от 2.7 до 17,3 раза на слабоокультуренных почвах и от 1,8 до 14,6 раза - на хорошо окультуренных. За счёт хорошей окультуренности траслокация кадмия и свинца уменьшена: в зелёную массу люпина в 2,5 и 2,3, в зерно люпина - в 1,2 и 2,2, в зерно овса - в 1,8 и 1,4, в солому овса - в 1,3 и 1,1 раза, соответственно. Закономерного действия в этом направлении карбонатности почвы не обнаружено. Зерно, в сравнении с соломой и зеленой массой, отличалось меньшим (до 3 раз) содержанием кадмия. При этом зерно

7. Накопление кадмия и свинца в продукции в условиях токсикоза

Вариант опыта (фактор В) Содержание кадмия в а.с.в., мг/кг Содержание свинца в а.с.в., мг/кг

люпин овёс люпин овёс

■¡ел. масса | зерно зерно 1 солома зел. масса | зерно зерно | солома

Дерново-подзолистая остаточно-карбонатная почва, слабоокулыуренная (фактор А)

Контроль - 0 0,15 0,10 0,08 0,10 3,2 2,0 1,6 1,3

Токсикоз -1 уровень 1,04 0,80 0,50 0,80 8,4 7,4 6,2 8,4

Токсикоз - 2 уровень 2,48 1,30 0,60 1,43 20,1 18,3 16,2 22,2

Дерново-подзолистая остаточно-карбонатная почва, хорошо окультуренная (фактор А)

Контроль - 0 0,13 0,10 0,08 0,08 3,2 2,1 1,6 1,3

Токсикоз - 1 уровень 0,65 0,73 0,25 0,60 4,1 4,1 3,2 4,9

Токсикоз - 2 уровень 1,59 1,23 0,40 1,00 10,9 8,1 12,2 20,3

Дерново-подзолистая обычная почва, слабоокультуренная (фактор А)

Контроль - 0 0,17 0,13 0,10 0,09 2.2 1,9 1.5 1,2

Токсикоз - 1 уровень 1,54 .0,80 0,40 0,70 6,3 4,3 3,2 4,6

Токсикоз - 2 уровень 3,08 1,31 0,70 1,00 26,6 18,6 15,3 17,3

Дерново-подзолистая обычная почва, хорошо окультуренная (( эактор А)

Контроль - 0 0,13 0,10 0,06 0,06 1,6 1,6 1,4 1,2

Токсикоз - 1 уровень 0.30 0,80 0,30 0,50 4,5 3,5 3,0 3,8

Токсикоз - 2 уровень 0,77 0,90 0,27 1,00 7,6 6,4 10,0 15,4

НСР05 (фактор А) (фактор В) 0,12 0,15 0,11 0,23 0,7 0,7 0,5 1,1

0,19 0,21 0,15 0,31 1,2 1,1 0,8 1,5

МДУ (для кормов) 0.30 0,30 0,30 0,30 5,0 5,0 5,0 5,0

овса накапливало кадмия в среднем в 2 раза меньше семян люпина. Свинец накапливался и распределялся в продукции гораздо равномернее.

Говоря о кормовой пригодности продукции, полученной на загрязнённых почвах, можно констатировать, что относительное экологическое благополучие её обеспечивалось, как правило, только при первом уровне загрязнения хорошо окультуренных почв.

Таким образом, полученные в исследовании данные являются дополнительным подтверждением беспочвенности рассуждений об экологической опасности мероприятий по окультуриванию дерново-подзолистых почв. Напротив, именно они служат залогом ограничения поступления кадмия и свинца в растительную продукцию в современных условиях усиливающегося воздействия ксенобиотиков на окружающую среду. Известкованием, применением высоких доз органических и повышенных -минеральных удобрений удаётся не просто создать высокое эффективное плодородие даже кислых песчаных почв, но и сформировать химические и физико-химические барьеры для утилизации кадмия и свинца в количествах 5 -10-и кратно превосходящих их природный пул.

ВЫВОДЫ

). Как карбонатные, так и бескарбонатные моренные, озёрно- и водно-ледниковые песчаные почвообразующие породы района исследования отличаются низким естественным содержанием тяжёлых металлов, наследуемым формирующимися на них подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами. При этом свинец, кадмий, а отчасти, и никель содержатся в них в ничтожно малых «следовых» количествах. Валовое содержание меди, цинка, марганца и железа в их гумусовых горизонтах составляет 2,4 - 6,7, 12,6 - 24,0, 65,9 - 247,0 и 2835 - 5920 мг/кг соответственно. Доля подвижных форм от валового содержания в гумусовом горизонте из-за очень низких показателей ёмкости поглощения составляет значительные величины для меди 10-33, цинка - 9 - 20, марганца - 7 - 46 %, и только для никеля и железа они снижаются до 2 - 10 и железа - 0,8 - 1,9 %, соответственно. Равномерной растворимостью по профилю почвы характеризуются соединения меди, цинка и никеля, тогда как у марганца и железа содержание подвижных соединений возрастает в гумусовом слое до 18 раз.

2. Вследствие геохимической приуроченности ряда минералов к карбонатным породам ' остаточно-карбонатная дерново-подзолистая почва оказалась богаче других медью в 2,0 - 2,8, цинком - в 1,6 - 1,9, марганцем - в 2,8 - 3,7, никелем - в 1,3 - 5,0 и железом - в 1,1 - 2,1 раза. При этом и подвижность металлов здесь была минимальной.

3. Характер перераспределения металлов в процессе почвообразования зависит от обеспеченности ими материнской породы, её карбонатности, ботанического состава растительности, типа гумусообразования и комплекса индивидуальных (миграционных) свойств. К биогенному накоплению в гумусовом горизонте всех почв склонны марганец (Кб. - 1,4 - 2,5) и цинк (Кб. -1,3 - 2,7), а медь - только в почвах на бсскабонатном моренном и озёрно-ледниковом песках (Кб. - 1,6 - 1,7). Заметное элювиально-иллювиальное размещение зафиксировано для меди в почвах на бескарбонатном моренном и водно-ледниковом (Ки. - 1,5 - \,2), для цинка - на карбонатном моренном и водно-ледниковом (Ки. - 1,4), для марганца - на бескарбонатном моренном и озёрно-ледниковом (Ки. - 1,4), для никеля - на моренных (Ки. - 1,4 - 2,3) песках. Железу характерно весьма равномерное распределение в профиле песчаных почв.

4. Окультуривание песчаных почв с использованием органо-минеральных и органических систем удобрения, обеспечивающих приход на 1 га за 30 лет 1,3 - 5,1 кг меди, 3,5 - 21,4 кг цинка, 5,8 - 29,5 кг марганца, 0,4 - 1,5 кг никеля, 0,1 - 0,7 кг свинца и 0,02 - 0,04 кг кадмия, не приводило к их ощутимому загрязнению. Это связано как с незначительностью приходных статей баланса указанных тяжёлых металлов, так и с ростом их продуктивных и непродуктивных потерь. В целом даже хорошо окультуренные почвы наследую! генетические особенности природных аналогов.

5. Трансформация состояния тяжёлых металлов в окультуриваемых почвах происходит не одинаково, находясь в зависимости от окультуривающих факторов и химических свойств металла. Вследствие интенсивного применения навоза у хорошо окультуренных почв в отдельных горизонтах аккумулятивно-эллювиапьной толщи возрастает валовое содержание меди на 49 - 77 , цинка -на 44 - 60, марганца - на 37 - 43 %. При этом, содержание подвижных соединений цинка увеличивается в среднем на 45 %, марганца - на 100 %, а меди и железа - снижается на 50 и 69 %.

6. Искусственное загрязнение песчаных почв кадмием (1 и 5 мг/кг) и свинцом (40 и 200 мг/кг) ведёт к увеличению их валового содержания от 8 до 50 раз, а степени подвижности от 36 до 79 %. Утилизационная способность песчаных почв зависит от сочетания отдельных свойств и уровня токсикоза. В условиях промывного водного режима ежегодное снижение валового содержания кадмия и свинца составляет в среднем 0,15 и 5,2 мг/кг, подвижных соединений - 0,26 и 9,4 мг/кг. Весь вымытый из пахотного слоя кадмий и частично свинец обнаруживаются в подпахотном горизонте. За три года взаимодействия с почвой степень подвижности кадмия и свинца в среднем снизилась с 61 и 51 до 36 и 38 % соответственно.

7.При хорошей окультуренности песчаной почвы предотвращаются инфильтрационные потери кадмия на уровне загрязнения в 1 мг/кг и ограничиваются на уровне 5 мг/кг, миграция свинца при этом изменяется незначительно. За счёт нейтральной реакции, зафосфаченности и повышенной гумусированности уже в первый год взаимодействия токсиканта с почвой запас подвижных соединений кадмия и свинца в пахотном слое оказывается на 15 и 39 % меньшим, чем у слабоокультуренных. По истечении трёх лет это преимущество достигает 24 и 37 % соответственно. Подвижность кадмия и свинца сокращается за счёт окультуривания песчаной почвы в среднем с 43 до 28 и 33 %.

8. Повышение окультуренности незагрязнённой песчаной дерново-подзолистой почвы от слабой до хорошей степени обеспечивало рост среднегодовой продуктивности 1 га севооборотной площади с 3,5 до 4,7г.з. ед., или на 34 %, а загрязнённой кадмием и свинцом - в среднем на 43 %. Достоверное снижение урожайности люпина и овса наблюдалось лишь на сильнозагрязнённой слабоокультуренной почве (на 13 - 19 %).

9. Растительная продукция, полученная на незагрязнённой песчаной почве содержала в 1 кг сухого вещества 0,06 - 0,17 мг кадмия и 1,2 - 3,2 мг свинца. Загрязнение почвы приводило к увеличению концентрации тяжёлых металлов в 1,8 - 17,3 раза и превышению (в большинстве вариантов) МДУ. Зерно аккумулировало кадмий в 1,5 - 3 раза слабее, чем зелёная масса и солома, уровень же аккумуляции свинца был более выровненным.

10. За счёт хорошей окультуренности песчаных почв удавалось понизить уровень транслокации в растительную продукцию кадмия и свинца в 1,1 - 2,5 раза. При этом карбонатность материнской породы не имела существенного значения. Экологически безопасная продукция на хорошо окультуренной почве

получена даже при загрязнении свинцом в 40 мг/кг. Однако преодолеть последствия загрязнения кадмием чаще не удавалось.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Вследствие низкой обеспеченности песчаных дерново-подзолистых почв любой окультуренности микроэлементами, их недостаток для культурных растений следует компенсировать научно-обоснованным применением органических и микроудобрений.

2. В условиях контролируемого агрохимической службой техногенного загрязнения песчаных почв кадмием и свинцом и современного дефицита удобрений товарное производство продукции растениеводства следует концентрировать., на хорошо окультуренных видах, способных ограничить накопление в ней токсикантов.

3. В экономически стабильных хозяйствах песчаные почвы следует подвергать интенсивному окультуриванию с целью формирования высоких параметров эффективного плодородия и утилизационной способности, которыми эти почвы от природы не обладают.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванов А.И., Цыганова H.A., Яковлева Т.И. Состояние тяжёлых металлов в песчаных дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности и генезиса // Аграрная наука на современном этапе, сб. науч. тр. по материалам Всероссийской конференции 29 япв. - 1 фев. 2002г., Санкт-Петербург-Пушкин 2002,- С. 159.

2. Иванов А.И., Волосевич А.Н., Яковлева Т.И., Цыганова H.A. Состояние тяжёлых металлов в дерново-подзолистых почвах, сформированных на : бескарбопатных и карбонатных моренных песках // Биология - наука XXI

века: 6-ая Пущинская школа-коференция молодых учёных (Пущино, 2024 мая 2002): сб. тезисов. Том 3. - Тула: Изд-во Тул. Гос. Пед. Ун-та Л.Н.Толстого, 2002.-С. ИЗ.

3. Иванов А.И., Волоссвич А.Н., Яковлева Т.И., Цыганова H.A. Влияние генезиса и окультуривания на состояние тяжёлых металлов в песчаных дерново-подзолистых почвах //Гумус и почвообразование: сб. науч. тр. / СПбГАУ. - СПб , 2002. - С. 119-120.

4. Иванов А.И., Яковлева Т.И., Цыганова H.A. Состояние тяжёлых металлов в песчаных дерново-подзолистых почвах агроландшафтов Псковской области // Природные и культурные ландшафты: проблемы экологии и устойчивого развития: Материалы общественно-научной

конференции с международным участием (Псков, 28-29 ноября 2002 ): Статьи и тезисы. Часть 2. - Псков, 2002. - С. 26-28.

5. Яковлева Т.И., I (ыганова H.A. Состояние тяжёлых металлов в дерново-подзолистых почвах лёгкого гранулометрического состава // Материалы 36 Международной научной конференции « Агрохимические аспекты повышения продуктивности сельскохозяйственных культур» / Бюллетень ВИУА. - М. - 2002. - № 116. - С. 509-510.

6. Иванов А.И., Цыганова H.A., Яковлева Т.И. Особенности состояния тяжёлых металлов в дерново-подзолистых почвах на моренных песчаных отложениях II Материалы региональной экологической научно-практической конференции «Проблемы • экологической устойчивости жизни на земле». - Великие Луки. - 2003. - Вып. 8. - С. 214-216.

7. Яковлева Т.И. Тяжёлые металлы в лёгких дерново-подзолистых почвах Псковской области и их влияние на состояние агроценозов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных Северо-Западного Федерального округа (Санкт-Петербург - Пушкин, СПбГАУ 18-21 ноября 2003) « Молодые учёные в научном обеспечении сельского хозяйства на современном этапе» : Сборник научных трудов. Часть 1. - СПб , - 2004. - С. 82-85.

8. Иванов Л.И., Волосевич А.Н., Суханов П.А., Яковлева Т.И. Тяжёлые металлы в лёгких дерново-подзолистых почвах и их влияние на агрозкосистемы // Материалы Международной научно-практической конференции 27-28 мая 2004 года «Проблемы воспроизводства плодородия почв и повышение продуктивности агроэкосистем». Наукоград Мичуринск 2004. С. 312-315.

Лицензия ЛР К» 040831 Подписано к печати 10.10.05 Формат 60 х 90/16 Усл. печ л. 1,5 Тираж 100 экз.

Заказ 213

Редакционно-издательский отдел ВГСХА 182100, г. Великие Луки, пл. Ленина, 1

РЫБ Русский фонд

2007-4 11552

Получено 3 1 ЯНВ 2006

Росс:""-."- *я

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Яковлева, Татьяна Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

1. Тяжёлые металлы в системе гточва - удобрение - растение.

1.1. Тяжёлые металлы в дерново-подзолистых почвах.

1.2. Тяжёлые металлы в пахотных дерново-подзолистых почвах.

1.2.1. Окультуривание дерново-подзолистых почв и состояние тяжёлых металлов.

1.2.2. Детоксикация загрязнённых тяжёлыми металлами дерново-подзолистых почв.

1.3. Загрязнение почв и проблема качества продукции.

2. Объекты, методика проведения исследований.

2.1. Современное состояние тяжёлых металлов в пахотных почвах Северо-Запада РФ.

2.2. Почвенно-агрохимическая характеристика объектов исследования.

2.2.1. Агрогенетическая характеристика объектов исследования.

2.2.2. Агрохимическая характеристика объектов исследования.

2.3. Метеоусловия в годы исследований.

2.4. Методика проведения исследований.

3. Генезис и окультуривание песчаных дерново-подзолистых почв как факторы формирования состояния тяжёлых металлов.

3.1. Генетические особенности состояния тяжёлых металлов в песчаных почвах.

3.1.1. Естественное состояние свинца, кадмия и никеля в песчаных почвах.

3.1.2. Состояние меди в подзолистых и дерново-подзолистых почвах на песчаных отложениях.

3.1.3. Состояние цинка в подзолистых и дерново-подзолистых почвах на песчаных отложениях.

3.1.4. Состояние марганца в подзолистых и дерново-Подзолистых почвах на песчаных отложениях.

3.1.5. Состояние железа в подзолистых и дерново-подзолистых почвах на песчаных отложениях.

3.2. Зависимость состояния тяжёлых металлов песчаных почв от уровня окультуренности.

3.2.1. Поступление тяжёлых мегаллов с удобрениями.

3.2.2. Изменение состояния свинца, кадмия и никеля в песчаных подзолистых и дсрново-подзолистых почвах при окультуривании.

3.2.3. Изменение состояния меди в песчаных подзолистых и дерново-подзолистых почвах при окультуривании.

3.2.4. Изменение состояния цинка в песчаных подзолистых и дерново-подзолистых почвах при окультуривании.

3.2.5. Изменение состояния железа в песчаных подзолистых и дерново-подзолистых почвах при окультуривании.

4. Роль генезиса и окультуренности песчаных дерново-подзолистых почв в трансформации техногенного свинца и кадмия.

4.1. Сосгояние кадмия в песчаных почвах разного генезиса и окультуренности.

4.2. Состояние свинца в песчаных почвах разного генезиса и окультуренности.

5. Влияние генезиса и окулыуренносги песчаных почв на продуктивность звена севооборота в условиях токсикоза.

5.1. Зависимость роста и развития люпина узколистного и овса от генезиса, окультуренности и загрязнённости песчаной почвы кадмием и свинцом.!

5.2. Влияние окультуренности обычной и ocrai очно-карбонатной почв на продуктивность звена севооборота в условиях токсикоза.

5.3. Зависимость химического состава основной и побочной продукции звена севооборота от окультуренности и загрязнённости кадмием и свинцом почвы.

5.3.1. Влияние кадмиевого токсикоза на химический состав продукции на песчаных почвах различного генезиса и окультуренности.

5.3.2. Влияние свинцового токсикоза на химический состав продукции на песчаных почвах различного генезиса и окультуренности.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Тяжелые металлы в легких дерново-подзолистых почвах Северо-Запада РФ в системе почва-токсикант-растение"

Современный уровень развития человеческой цивилизации требует использования всё возрастающего количества ресурсов. Однако высокоэффективных и, главное, безопасных для природной среды безотходных технологий пока крайне недостаточно. К примеру, по усреднённым оценкам, только при сжигании углей с золой и отходящими газами в окружающую среду поступает больше, чем добывается из недр: магния - в 1,5 раза, молибдена - в 3 раза, мышьяка - в 7 раз, урана, титана - в 10 раз, алюминия, йода, кобальта -в 15 раз, ртути - в 50 раз, ванадия, стронция, бериллия, циркония - в сотни раз, галлия, германия - в тысячи раз. Следствием техногенеза становится многократное усиление круговорота элементов, в том числе и весьма опасных для биосферы, входящих в группу т.н. тяжёлых металлов.

Поведение последних в системе почва — растение стало объектом пристального внимания учёных в прошедшие 10-30 лет. Результаты их исследований указывают на очень высокую степень потенциальной опасност|1 загрязнения почв тяжёлыми металлами, отрицательные последствия которого могут проявляться в течение нескольких столетий. Особенно низкой способностью к их утилизации обладают малобуферные лёгкие дерново-подзолистые почвы (М.М. Овчаренко и др., 1998). Вследствие этого, даже при относительно низком поступлении в них токсикантов могут возникать условия к их повышенному накоплению в сельскохозяйственной продукции. Но, именно такие почвенные разности широко представлены в пахотном фонде Северо-Запада РФ и доминируют в Псковской области (92 % площади пашни) (Э.И. Гагарина, 1995; И.А. Иванов, В.П. Спасов, А.И. Иванов, 1998).

Устойчивое производство сельскохозяйственной продукции на этих почвах практически невозможно без окультуривания, решающее значение в котором имеет применение мелиорантов и удобрений (Ф.И. Левин, 1971; Н.А. Сапожников, М.Ф. Корнилов, 1977; В.К. Пестряков, 1977; Б.А. Никитин, 1986). Однако влияние последних на накопление тяжёлых металлов в почве, их инфильтрацию вглубь почвы и транслокацию в растения оценивается учёными по-разному. Одни указывают на серьёзные отрицательные последствия интенсивной химизации в ряде Западных стран, другие придерживаются мнения полной безопасности обоснованного применения умеренных доз удобрений (В.Г. Минеев, 1988, 1990; А.С. Степановская, 2000; Д.С. Орлов, J1.K. Садовникова, И.Н. Лозановская, 2002; И.А. Иванов, В.Ф. Иванова, 1993; А.И. Иванов, 2000).

Минимизация отрицательного влияния тяжёлых металлов техногенного происхождения на почву, растения и, в конечном итоге, человека предполагает детальное знание естественных особенностей их локализации и транслокации, а также способность прогнозировать поведение каждого из них и использовать эффективные приёмы агротехники (JI.K. Садовникова, 1995; Д.С.Орлов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская, 2002). Изучению генетических особенностей естественного состояния тяжёлых металлов в песчаных дерново-подзолистых почвах, влияния на него окультуривания, а так же роли этих факторов в условиях техногенного загрязнения почв свинцом и кадмием и посвящена данная диссертационная работа.

Цель развёрнутого в 2002 году на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской ГСХА исследования состояла в оценке роли генезиса и окультуривания песчаных дерново-подзолистых почв в естественном состоянии ряда тяжёлых металлов и в поведении свинца и кадмия в системе почва -токсикант - растение на фоне техногенного загрязнения. Научная гипотеза состояла в предположении существенной зависимости состояния тяжёлых металлов от происхождения ледниковых материнских пород и уровня окультуривающих мероприятий и кроме того, возможности ограничения подвижности соединений свинца и кадмия за счёт карбонатности и хорошей окуль-туренности песчаной почвы.

В ходе исследования мы решали такие задачи, как:

1) определение естественного состояния тяжёлых металлов в песчаных дерново-подзолистых почвах, сформированных на водно- и озёрно-ледниковых, а также карбонатных и бескарбонатных моренных песках;

2) установление роли окультуривания песчаных почв в условиях различных систем удобрения (преимущественно органо-минеральных) в изменении содержания отдельных соединений тяжёлых металлов в пределах почвенного профиля;

3) выявление зависимости состояния свинца и кадмия техногенного происхождения от карбонатности материнской породы и степени окультуренности песчаной дерново-подзолистой почвы;

4) определение уровня воздействия свинцового и кадмиевого токсикоза почвы на рост, развитие и продуктивность люпина узколистного и овса в различных почвенных условиях;

5) установление влияния карбонатности и окультуренности почвы, загрязнённой в разной степени свинцом и кадмием, на химический состав основной и побочной продукции.

Новизна и научная значимость выполненной работы заключается в том, что в ней представлены результаты первого на Северо-Западе России комплексного исследования состояния тяжёлых металлов в лёгких почвах различного генезиса и степени окультуренности, выявлена роль этих факторов в поведении свинца и кадмия в системе почва - токсикант - растение.

Практическая значимость исследования состоит в разработке рекомендаций по существенному ограничению накопления соединений свинца и кадмия в основной и побочной продукции, производимой на лёгких дерново-подзолистых почвах. Их перспективная реализация в регионе позволит резко снизить поступление токсикантов в товарную сельскохозяйственную продукцию и, как следствие, отрицательные последствия для здоровья людей.

Основные положения работы доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГАУ и ВГСХА, а также заседании Учёного совета в ВНИИ люпина в 2002 - 2004 гг.

По материалам исследования опубликовано 8 печатных работ.

Диссертационная работа выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения Великолукской ГОХА под руководством доктора сельскохозяйственных наук, профессора А.И. Иванова. Автор выражает благодарность за оказанную помощь при написании диссертации заведующему кафедрой агрохимии и почвоведения, доктору сельскохозяйственных наук, профессору И.А. Иванову, а также кандидату сельскохозяйственных наук, доценту Н.А. Цыгановой. Автор также выражает благодарность директорам центров и станций агрохимической службы Северо-Запада России за помощь в проведении аналитических работ и сборе научного материала.

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Яковлева, Татьяна Ивановна

135 ВЫВОДЫ

1. Как карбонатные, так и бсскарбонатньгс моренные, озёрно- и водно-ледниковые песчаные почвообразующие породы района исследования отличаются низким естественным содержанием тяжёлых металлов, наследуемым формирующимися на них подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами. При этом свинец, кадмий, а отчасти, и никель содержатся в них в ничтожно малых «следовых» количествах. Валовое содержание меди, цинка, марганца и железа в их гумусовых горизонтах составляет 2,4 - 6,7, 12,6 -24,0, 65,9 - 247,0 и 2835 - 5920 мг/кг соответственно. Доля подвижных форм от валового содержания в гумусовом горизонте из-за очень низких показателей ёмкости поглощения составляет значительные величины для меди 10 -33, цинка - 9 - 20, марганца — 7 - 46 %, и только для никеля и железа они снижаются до 2 - 10 и железа - 0,5 - 1,9 %, соответственно. Равномерной растворимостью по профилю почвы характеризуются соединения меди, цинка и никеля, тогда как у марганца и железа содержание подвижных соединений возрастет в гумусовом слое до 18 раз.

2. Вследствие геохимической приуроченности ряда минералов к карбонатным породам остаточно-карбонатная дерново-подзолистая почва оказалась богаче других медыо в 2,0 - 2,8, цинком - в 1,6 - 1,9, марганцем - в 2,8 - 3,7, никелем - в 1,3 - 5,0 и железом — в 1,1 — 2,1 раза. При этом и подвижность металлов здесь была минимальной.

3. Характер перераспределения металлов в процессе почвообразования зависит от обеспеченности ими материнской породы, её карбонатности, ботаничеекош состава растительности, типа гумуеообразования и комплекса индивидуальных (миграционных) свойств. К биогенному накоплению в гумусовом горизонте всех почв склонны марганец (Кб. - 1,4 - 2,5) и цинк (Кб. - 1,3 - 2,7), а медь - только в почвах на бескарбонатном моренном и озёрно-ледниковом песках (Кб. - 1,6 — 1,7). Заметное элювиально-иллювиальное размещение зафиксировано для меди в почвах на бескарбошшадм моренном и водно-ледниковом (Ки. - 1,5 - 4,2), для цинка - на карбонатном моренном и водно-ледниковом (Ки. — 1,4), для марганца — на бе-карбонатном моренном и озёрно-ледниковом песках (Ки. - 1,4), для никеля -на моренных (Ки. - 1,4 - 2,3) песках. Железу характерно весьма равномерное распределение в профиле песчаных почв.

4. Окультуривание песчаных почв с использованием органо-мштеральных и органических систем удобрения, обеспечивающих приход на 1 га за 30 лет 1,3 - 5,1 кг меди, 3,5 - 21,4 кг цинка, 5,8 - 29,5 кг маргшща, 0,4 — 1,5 кг никеля, 0,1 - 0,7 кг свинца и 0,02 - 0,04 кг кадмия, не приводило к их ощутимому загрязнению. Это связано как с незначительностью приходных статей баланса указанных тяжёлых металлов, так и с ростом их продуктивных и непродуктивных потерь. В целом даже хорошо окультуренные почвы наследуют генегические особенности природных аналогов.

5. Трансформация состояния тяжёлых металлов в окультуриваемых почвах происходит не одинаково, находясь в зависимости от окультуривающих факторов и химических свойств металла. Вследствие интенсивного применения навоза у хорошо окультуренных почв в отдельных горизонтах аккумулятивно-элювиальной толщи возрастает валовое содержание меди на 49 -77, цинка - на 44 - 60, марганца - на 37 — 43 %. При этом, содержание подвижных соединений цинка увеличивается в среднем па 45 %, марганца - на 100 %, а меди и железа - снижается на 50 и 69 %.

6. Искусственное загрязнение песчаных почв кадмием (1 и 5 мг/кг) и свинцом (40 и 200 мг/кг) ведёт к увеличению их валового содержания от 8 до 50 раз, а степени подвижности от 36 до 79 %. Утилизационная способность песчаных почв зависит от сочегания отдельных свойсгв и уровня токсикоза. В условиях промывного водного режима ежегодное снижение валового содержания кадмия и свинца составляет в среднем 0,15 и 5,2 мг/кг, подвижных соединений - 0,26 и 9,4 мг/кг. Весь вымытый из пахотного слоя кадмий и частично свинец обнаруживаются в подпахотном горизонте. За гри года взаимодействия с почвой степень подвижности кадмия и свинца в среднем снизилась с 61 и 51 до 36 и 38 % соответственно.

7. При хорошей окультуренности песчаной почвы предотвращаются илфильтрациошше потери кадмия па уровне загрязнения в 1 мг/кг и ограничиваются на уровне 5 мг/кг, миграция свинца при этом изменяегся незначительно. За счёт нейтральной реакции, зафосфаченности и повышенной гуму-сированности уже в первый год взаимодействия токсиканта с почвой запас подвижных соединений кадмия и свинца в пахотном слое оказывается па 15 и 39 % меньшим, чем у слабоокультуренных. По истечении грех лег это преимущество достигает 24 и 37 % соответственно. Подвижность кадмия и свинца сокращается за счёт окультуривания песчаной почвы в среднем с 43 до 28 и 33 %.

8. Повышение окультуренности незшрязяённой песчаной дерново-подзолистой почвы от слабой до хорошей степени обеспечивало рост среднегодовой продуктивности 1 га севооборотной площади с 3,5 до 4,7 т. з. сд., или па 34 %, а загрязнённой кадмием и свинцом - в среднем на 43 %. Достоверное снижение урожайности люпина и овса наблюдалось лишь на сильно-загрязнённой слабоокулътуренной почве (на 13-19 %).

9. Растительная продукция, полученная на незагрязненной песчаной почве содержала в 1 кг сухого вещества 0,06 - 0,17 мг кадмия и 1,2 — 3,2 мг свинца. Зшрязнение ночвы приводило к увеличению концентрации тяжёлых металлов в 1,8 - 17,3 раза и превышению (в большинстве вариантов) МДУ. Зерно аккумулировало кадмий в 1,5-3 раза слабсс, чем зелёная масса и солома, уровень же аккумуляции свинца был более выровненным.

10. За счёт хорошей оку.!1ьтуренности песчаных почв удавалось понизить уровень транслокации в растительную продукцию кадмия и свинца в 1,1 — 2,5 раза. При этом карбонатность материнской породы не имела существенного значения. Экологически безопасная продукция на хорошо окультуренной почве получена даже при зшрязнешш свинцом в 40 мг/кг. Однако преодолеть последствия загрязнения кадмием чаще не удавалось.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Вследствие низкой обеспеченности песчаных дерново-подзолистых почв любой окультуренности микроэлементами, их недостаток для культурных растений следует компенсирован» научно-обоснованным применением органических и микроудобрений.

2. В условиях контролируемого агрохимической службой техногенного загрязнения песчаных почв кадмием и свинцом и современного дефицита удобрений товарное производство продукции растениеводства следует концентрировать на хорошо окультуренных видах, способных ограничить накопление в ней токсикантов.

3. В экономически стабильных хозяйствах песчаные почвы следует подвергай» интенсивному окультуриванию с целью формирования высоких параметров эффективного плодородия и утилизационной способности, которыми эти почвы от природы не обладают.

139

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Яковлева, Татьяна Ивановна, Великие Луки

1. Авдонин Н.С. Повышение плодородия кислых почв. М.: Колос, 1969. 304 с.

2. Авдонин Н.С. Научные основы применения удобрений. М.: Колос, 1972. -320 с.

3. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 287 с.

4. Алексеев Ю.В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 142 с.

5. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Логос, 2000. 626 с.

6. Анспок П.И. Микроудобрения. Л.: Агропромиздат, 1990. 272 с.

7. Бабкин В.В., Завалин А.А. Физиолого-биохимические аспекты действия тяжёлых металлов на растения // Химия в с.-х. 1995. - № 5. - С. 17-21.

8. Бердяева Е.В., Касатиков В.А., Садовникова Л.К. Влияние осадков сточных вод на изменение химических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы и содержание в ней тяжёлых металлов // Агрохимия. -2001.-№ 10. С.73 - 79.

9. Ю.Битюцкий Н.П. Микроэлементы и растения. С-Пб.: Изд-во С-Пб. Ун-та., 1999.-232 с.

10. П.Бындыч Т.Ю. Влияние тяжёлых металлов на структурное состояние различных почв // Почвы и их плодородие на рубеже столетий. Кн. 3. Минск: Изд-во БелНИИПА, 2001. С. 30 - 31.

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

12. Бреус И.П., Садриева Г.Р. Миграция тяжёлых металлов с инфильтрационными водами в основных типах почв среднего Поволжья // Агрохимия. 1997. - № 6. - С. 56 - 64.

13. Важенин И.Г. О разработке предельно-допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в почве // Бюлл. Почв. Ин-та им. В.В.Докучаева. -1983. Вып. 35. - С. 3 - 6.

14. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: 1950. 278 с.

15. Гагарина Э.И. и др. Почвы и почвенный покров Северо-Запада России. С.-П.: Изд. С.-П. ун-та, 1995. 224 с.

16. Ганжара Н.Ф., Васильев В.А. Влияние органических веществ на свойства почв и урожай//Агрохимия. 1985.-№ 2. - С. 53 - 58.

17. Гаркуша И.Ф. Окультуривание почв как современный этап почвообразования. Горки : Изд. БСХА, 1956. 156 с.

18. Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследования природных ландшафтов. М.: МГУ, 1964. 220 с.

19. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. М.: МГУ, 1988.- 170 с.

20. Горбатов B.C., Зырин Н.Г. Адсорбция Zn, Pb, Cd почвой и кислотно-основное равновесие // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 1988. - № 3. - С. 21 -25.

21. Горбатов B.C., Зырин Н.Г., Обухов А.И. Адсорбция почвой цинка, свинца и кадмия // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 1988. - № 1. - С. 10.

22. Государственный доклад: О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 году. М.: Зелёный мир, 1999. с.

23. Графская Г.А., Величко В.А. Эффективность мелиорантов на загрязнённых тяжёлыми металлами почвах // Агрохимический вестник. -1998.-№ 1.-С. 37-38.

24. Григора Т.И. Действие и последействие цеолита клиноптилолита на плодородие дерново-подзолистой почвы // Земледелие. 1985. - Вып. 60. -С.31

25. Григорьев Г.И. Диагностические показатели окультуренности дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв // Повышение плодородия почв лёгкого механического состава. М.: Колос, 1975. С. 14-23.

26. Духанин А.А. и др. Продолжительность влияния приёмов окультуривания песчаных дерново-подзолистых почв на повышение плодородия и урожайность сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 1996. - № 3. -С. 3-8.

27. Ефимов В.Н., Донских И.Н., Царенко В.П. Система применения удобрений. М.: Колос С, 2002. с.

28. Ефремов Е.Н., Носиков В.В. Влияние химизации земледелия на содержание тяжёлых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства // Труды / ЦИНАО. М.: 1988. С. 91 - 99.

29. Жуков А.И., Сорокина JI.B. Режим гумуса в дерново-подзолистой супесчаной почве и урожайность сельскохозяйственных культур при внесении органических и минеральных удобрений // Агрохимия. 1998. -№5.-С. 21 -30.

30. Зырин Н.Г., Сердюкова А.В., Соколова Т.А. Сорбция свинца и состояние поглощенного элемента в почвах и почвенных компонентах // Почвоведение. 1986. - № 4. - С. 39 - 44.

31. Иванов А.И. Оптимизация условия питания полевых культур на дерново-подзолистых почвах с высоким содержанием фосфора и калия. Автореф. дисс. . канд. с.-х. наук, С.-П.: СПГАУ, 1993. 15 с.

32. Иванов А.И. Влияние систем удобрения на основе осадков сточных вод на агрохимические свойства дерново-подзолистых почв // Гумус и почвообразование. С.-П.: СПГАУ, 1998. С. 109 - 113.

33. Иванов А.И. Почвенно-агрохимическое обоснование системы удобрения на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почва Северо-Запада России // Автореф. Дисс. Докт. С.-х. наук. С-Пб-Пушкин, 2000. 40 с.

34. Иванов А.И. Некоторые закономерности изменения кислотно-основного состояния дерново-подзолистых легкосуглинистых почв при сельскохозяйственном использовании // Агрохимия. 2000. - № 10. - С. 28-33.

35. Иванов И.А. Пути повышения эффективности минеральных удобрений в условиях Северо-Запада РСФСР. Дисс. . докт. с.-х. наук, Великие Луки, 1989.-388 с.

36. Иванов И.А., Иванов А.И. Гумусное состояние пахотных дерново-подзолистых почв Северо-Запада России и его трансформация в современных условиях // Агрохимия. 2000. - № 2. - С. 22 - 26.

37. Иванов И.А., Иванов А.И., Иванова В.Ф. Научно-производственные основы системы удобрения в Нечернозёмной зоне. Велике Луки, 2002. -216 с.

38. Иванов И.А., Иванова В.Ф. Польза и вред удобрений. Великие Луки: 1993. -84 с.

39. Иванов И.А., Спасов В.П., Иванов А.И. Почвы Псковской области и их сельскохозяйственное использование. Велике Луки: 1997. 263 с.

40. Ильин В.Б. О нормировании тяжёлых металлов в почве // Почвоведение. -1986.-№ 9.-С. 90-97.

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

42. Ильин В.Б. К вопросу о разработке предельно допустимых концентраций тяжёлых металлов в почвах // Агрохимия. 1995. - № 10. - С. 94 - 101.

43. Исидоров В А. Введение в химическую экотоксикологию. С-Пб.: Химиздат, 1999. 144 с.

44. Кабата-пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989.-439 с.

45. Каплунова Е.В., Сорокин С.Е. Влияние внесения в почву соединений цинка, свинца и кадмия на зольный состав растений // Химия почв. Микроэлементы в почвах и современные методы их изучения. М.: 1985. -С. 23 33.

46. Касатиков ВА. Агроэкологические основы применения осадков городских сточных вод на удобрение. Автореф. дисс. . докт. с.-х. наук. М., 1990.- 60 с.

47. Касатиков ВА. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав почвы // Почвоведение. 1991. - № 9. - С. 41 -49.

48. Касатиков В.А. и др. Критерии загрязнённости почвы и растений микроэлементами, тяжёлыми металлами при использовании в качестве удобрения осадков городских сточных вод. Сообщение 1. Критерии загрязнённости почвы // Агрохимия. 1991. - № 11. - С. 78 - 83.

49. Касатиков В.А. и др. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав дерново-подзолистой супесчаной почвы // Агрохимия. 1992. - № 4. - С. 85 - 89.

50. Касатиков В.А. и др. Поведение ТМ в системе почва-растение при внесении осадков городских сточных вод // Агрохимия. 1999. - № 3. - С. 56-60.

51. Кирейчева А.В., Глазунова И.В. Методы детоксикации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами // Почвоведение. 1995. - № 7. - С. 892 - 896.

52. Кирейчева А.В., Хохлова О.Б. Использование сапропелей в качестве кондиционеров ОСВ // Агрохимический вестник. 2002. - № 4. - С. 33 -35.5 7.Кононова М.М. Органическое вещество и плодородие почвы // Почвоведение. 1984. - № 8. - С. 6 - 20.

53. Корнилов М.Ф., Небольсин А.Н. и др. Известкование кислых почв Нечернозёмной полосы СССР. JL: Колос, 1971. 255 с.

54. Короткое А.А. Процессы накопления и выноса веществ в дерново-подзолистых пахотных и луговых почвах. Автореф. дисс. докт. с.-х. наук. Л.: ЛСХИ, 1970. 36 с.

55. Короткое А.А., Ипполитова Л.Ф. О круговороте элементов питания в дерново-подзолистых пахотных песчаных почвах // Повышение плодородия дерново-подзолистых почв. Л.: СЗНИИСХ, 1977. С. 192205.

56. Кудеярова А.Ю. Педогеохимия орто-и полифосфатов в условиях применения удобрений. М.: Наука, 1993. 240 с.

57. Кузнецов В.А. и др. Геохимические исследования почв Беларуси: итоги, актуальные проблемы на пороге XXI века // Почвы и их плодородие на рубеже столетий. Кн. 1. Минск: Изд-во БелНИИПА, 2001. С. 116 - 117.

58. Кулаковская Т.Н. Влияние агрохимических свойств почв на урожай сельскохозяйственных культур // Почвы Белорусской ССР. Минск:1. Ураджай, 1974. 367 с.

59. Кулаковская Т.Н. Почвенно-агрохимические основы получения высоких урожаев. Минск : Урожай, 1978. 272 с.

60. Лебедева Л.А. и др. Влияние известкования и органического удобрения на содержание свинца в сельскохозяйственных культурах // Агрохимия. -1998.-№3.-С. 62-66.

61. Левин Ф.И. Окультуривание подзолистых почв. М.: Колос, 1972. 264 с.

62. Липкина Г.С. Свойства лёгких дерново-подзолистых почв, их изменение при окультуривании и влияние на урожай и эффективность удобрений. М.: ВАСХНИЛ, 1978. 56 с.

63. Лурье А.А., Фокин А.Д. Касатиков В.А. Поступление цинка и кадмия в зерновые культуры из почвы, удобренной осадком сточных вод // Агрохимия. 1995. - № 11. - С. 80 - 92.

64. Малюга Д.П. К вопросу о содержании кобальта, никеля и меди в почвах. // ДАН СССР. 1944. - №5. - С. 216 - 220.

65. Малюга Д.П. К геохимии рассеянных никеля и кобальта в биосфере. //Труды Биогехим. Лаб АН СССР. 1946. - №8. - С. 73 - 142.

66. Мёрзлая Г.Е. и др. Агроэкологическая оценка использования осадка сточных вод // Агрохимия. 1995. - № 5. - С. 102 - 108.

67. Мёрзлая Г.Е., Афанасьев Р.А. Агроэкологическая эффективность ОСВ г. Москвы // Агрохимический вестник. 2001. - № 5. - С. 25.

68. Минеев В.Г.Экологические проблемы агрохимии. М.: Изд-во МГУ, 1988. 115 с.

69. Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. М.: Агропромиздат, 1990. 287 с.

70. Минеев В.Г. и др. Распределение кадмия и свинца в профиле дерново-подзолистой почвы при длительном удобрении её осадками сточных вод // Агрохимия. 2003. - № 1. - С. 45 - 49.

71. Митяшина С.Н. Влияние гумусовых веществ и различных удобрений на подвижность тяжёлых металлов в гумусовом горизонте пахотных дерново-подзолистых почв // Сб. науч. Тр. Гумус и почвообразование. СПб.: Изд-во СПбГАУ, 2001. С. 91 - 94.

72. Моисеннко Ф.В. Влияние длительного применения удобрений на содержание микроэлементов и тяжёлых металлов в дерново-подзолистой песчаной почве // 60 лет географической сети опытов с удобрениями. Бюлл. ВИУА.-№ 114.-2001.-С. 131.

73. Мохаммед А.Г. Агроэкологическая оценка влияния осадков городских сточных вод и мелиорантов на биогеохимические показатели полевого агроценоза. Автореф. Дисс. . канд. с.-х. наук. М., 2001. -21 с.

74. Небольсин А.Н. и др. Биологический круговорот и баланс питательных веществ в земледелии Северо-Западной зоны РСФСР // Повышение плодородия почв и продуктивности сельского хозяйства при интенсивной химизации. М.: Наука, 1983. 217 с.

75. Небольсин А.Н. и др. Научные основы и технология использования удобрений и извести. С.-П.: СЗНИИСХ, 1997. 52 с.

76. Небольсин А.Н. и др. Эколого-экономические основы и рекомендации поизвесткованию, адаптированные к конкретным почвенным условиям. М.: Изд-во ЦИНАО, 2000. 80 с.

77. Обухов А.И. и др. Научные основы разработки предельно допустимых концентраций тяжёлых металлов в почвах // Тяжёлые металлы в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1980. С. 20 - 28.

78. Обухов А.И., Плеханова И.А. Детоксикация дерново-подзолистых почв, загрязнённых тяжёлыми металлами теоретические и практические аспекты // Агрохимия. - 1995. -№ 2. - С. 108 - 119.

79. Обухов А.И., Попова А.А. Баланс тяжёлых металлов в агроценозах дерново-подзолистых почв и проблемы мониторинга // Вестник МГУ. -Сер. 17,- 1992.-№3.-С. 31 -39.

80. Овчаренко М.М. и др. Тяжёлые металлы в системе почва растение -удобрение. М.: Пролетарский светоч, 1997. - 290 с.

81. Орлов Д.С. и др. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь -справочник. М.: агропромиздат, 1991. 303 с.

82. Орлов Д.С., Садовникова JI.K. Нетрадиционные мелиорирующие средства и органические удобрения // Почвоведение. 1996. - № 4. - С. 517 - 523.

83. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высш. шк., 2002. 334 с.

84. Панасин В.И. Микроэлементы и урожай. Калининград, 1995. 281 с.

85. Панников В.Д. Основы геологии. М.: Высшая школа, 1961. 287 с.

86. Пейве Я.В. Металлы микроэлементы и их роль в ферментативных процессах // Агрохимия. - 1975. - № 8. - С. 148 - 156.

87. Перельман А.И. Химический состав земли. М.: Знание, 1975. 62 с.

88. Пестряков В.К. Окультуривание почв Северо-Запада. Л.: Колос, 1977. -243 с.

89. Плеханова И.О., Кутукова Ю.Д., Обухов А.И. Накопление тяжёлых металлов сельскохозяйственными растениями при внесении ОСВ // Почвоведение. 1995. - № 12. - С. 1 - 7.

90. Покровская С.Ф. Накопление некоторых тяжёлых металлов в сельскохозяйственной продукции и меры по его предотвращению // Сельскохозяйственная наука и производство. Сер. 1. - 1987. - № 1. - С. 64-75.

91. Попова А.А. Влияние минеральных и органических удобрений на состояние тяжёлых металлов в почве // Агрохимия. 1991. - № 3. - С. 62 -67.

92. Потатуева Ю.А. и др. Влияние кадмия на урожай сельскохозяйственных культур и накопление этого элемента в почвах и растениях // Агрохимия. 1998. - № 3. - С. 53 - 61.

93. Рябова J1.H. Геохимические барьеры в почвах // Почвы и их плодородие на рубеже столетий. Кн. 3. Минск: Изд-во БелНИИПА, 2001. -С. 138- 140.

94. Садовникова JI.K. Проблемы использования и рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами // Химия в с.-х. 1995. - № 1. - С. 37 -39.

95. Сапожников Н.А., Корнилов М.Ф. Научные основы системы удобрения в Нечернозёмной полосе. Д.: Колос, 1977. 154 с.

96. Степанова М.Д. Микроэлементы в органическом веществе почв. Новосибирск: Наука, 1976. 105 с.

97. Степановская А.С. Охрана окружающей среды. М.: Юнити, 2000. 559 с.

98. Файза Салама Али Салама, Мустафа Моавад Абузид. Влияние органических удобрений на поступление в растения и подвижность тяжёлых металлов в почвах, загрязнённых ОСВ // Агрохимия. 1997. - № 4.-С. 70-73.

99. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. М.: Протектор, 2001. 300 с.

100. Химия тяжёлых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. М.: Издательство МГУ, 1985. 206 с.

101. Хмелинин И.Н. Фосфор в подзолистых почвах и процессы трансформации его соединений. Л.: Наука, 1984. 151 с.

102. Цыганова Н.А. Изменение гумусного состояния дерново-подзолистых почв Северо-Запада Нечернозёмной зоны при их сельскохозяйственном использовании. Автореф. Дисс. . канд. С.-х. наук. С.-П. Пушкин, 2002. - 19 с.

103. Чеботарёв Н.Т. Влияние осадка сточных вод на плодородие дерново-подзолистой почвы // Агрохимический вестник. 1997. - № 6. - С. 18.

104. Черных Н.А., Овчаренко М.М. Тяжёлые металлы и радионуклиды в биогеоценозах. М.: Агроконсалт. 2002. 198 с.

105. Шильников И.А. Природоохранное значение известкования почв // Химизация е.- х. 1991. - № 10. - С. 29 - 30.

106. Шильников И.А. и др. Потери кальция и магния из пахотных почв // Химия в с.-х. 1977. - № 6. - С. 23 - 29.

107. Шильников И.А., Лебедева Л.А. Известкование почв. М.: Агропромиздат, 1987. 171 с.

108. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. Л.: Наука, 1974. -315 с.

109. Штиканс Ю.А. Повышение эффективности известкования кислых почв. Л.: Колос, 1977.- 128 с.

110. Ягодин Б.А., Виноградова С.Б., Говорина В.В. Кадмий в системе почва- удобрение растение - животные организмы и человек // Агрохимия. -1989.-№5.-С. 118-130.

111. Ягодин Б.А. и др. Тяжёлые металлы в системе почва растение // Химия в е.- х. - 1996. - № 5. - С. 43 - 45.

112. Anon I. Auch Spurennahrstoffe dungen // Bl. Weser-Ems. 1986. - 133, 6. -S. 39-41.

113. Baran S. Mozliwosci ograniczenia migracji metaliciezkich w warunkach rolniezcgo wykorzystania osadow sciekowych // Ann. Univ. Mariae Curie-Sklodowska. Sect. E. 1999. - V. 54. - P. 135 - 143.

114. Basta N., Gradwohl R. Remediation of heavy metalcontaminated soil using rock phosphate // Better Croops. 1998. - V. 82. - N 4. - P. 29 - 30.

115. Cataldo D., Garland K., Wildung K. Nickel in plants. 2 // Plant Physiol. -1978. V. 62. - N 4. - P. 566 - 570.

116. Chang A. et al. Heavy metal absorption by winter wheat following termination of cropland sludge application // Journal of Envirjnmental Quality.- 1982. V. 11. - N 4. - P. 705 - 708.

117. Diez Th., Kraus M. Schwermetallgehalte und Schwermetallanreicherung in landwirtschafitlich genutzen Boden Bayrns // Bauer. Landwirtschaftli-chen Jahrbuch. 1992. - Bd. 69. - № 3. - S. 343 - 355.

118. Edelbauer A. Die Bedeutung der Mikronarstoffe in der Pflanzenproduktion // Forderungsdienst. 1979. - № 3. - S. 1 - 28.

119. Jost R. Micronutrients: A concern with increasing production intensity // Fertilizer and ornamentals workshop. 1. Proceedings. 1983. - P. 19 - 36.

120. Herms V., Brumues G. Influence of different types of natural organic mattes on the solubility of heavy metals in soils // Environ. Eff. Org. and Inorg. Contam.- 1983.-P. 209.

121. Iskandar J. Environmental rectoration of metals-contaminated soils. 2001. -304 p.

122. Iwanov A.I. Some Regularities in Changes in the Acidie-Basic Status of Sandy-Podzolic Soils under Agricultural Ust II Eurasien Soil Science // Eurasian Soil Science, Vol. 33. Suppl. 2. - 2000. - P.

123. Jolankai M. Kulonboso hatoanyagy szarcsokkento regulatorock alkamazasa oszi buza kiserleterben // Novenytermeles. 1988. - 37, 2. - S. 125 - 128.

124. Kienkens J. Le role des oligo-elements dans Г agriculture // Pespect. Agr. -1985. -№97.- 12- 18.

125. Lee J. et all. The relation betmeen nickel and citrie acid in some nickelaccumulating plants // Phytochem. 1978. - V. 17, - N 6. - P. 1033 -1035.

126. Levi-miazi R., Petzuzzell. The influence of phosphate fertilizers on Cd solubility in soil // Water, Air and Soil Pollut. 1984. V. 23. - № 4. - P. 423.

127. Maciejewska M., Kotowska J. Wspoldzialanie nawozenie NPK oraz wapnowania gleby na bioprzyswajalnosc niektorych metali przez rosliny lakowe // Folia Univ. Agriculturae Stetinensis. Szezecin, 1998. P. 205 - 209.

128. Schung E. Moglichkeiten zur Verbesserung der Spurennahrstoffversorgung aus dem Boden. Kiel.Univ. Agrarwissenschaftlichen Fakult. Schrift. 1980. -№61.-S. 99- 108.

129. Spiva C.P. Micronutrients, a growth investment // Solutions. 1987. -31, 1. -P. 30-34.

130. Sposito G., Kenneth M., Baham J. Analytical properties of the soluble, metal-complexing fractions in sludge soil mixture: 2. Comparative structural chemistry of fulvic acid // Soil Sci Soc. Am. J. - 1976. - V. 40. - P. 691 - 697.

131. Taureau J.C. Oligo-elements: a chaque culture, ses besoins // Cultivar 2000. 1989.-254.-60-61.

132. Veitiene R. Varis ir cinkas-zemes ukio augalu maisto medziagos // Zemes ukio mokslai. 1998. - N 2. - P. 3 - 6.