Тяжелые металлы в системе почва-вода-растение на черноземах Саратовской области

Деревягин, Сергей Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Тяжелые металлы в системе почва-вода-растение на черноземах Саратовской области
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Тяжелые металлы в системе почва-вода-растение на черноземах Саратовской области"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ВАВИЛОВА»

На правах рукописи ДЕРЕВЯГИН СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-ВОДА-РАСТЕНИЕ НА ЧЕРНОЗЕМАХ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

06.01.03 - агропочвоведение, агрофизика 03.00.16-экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

О9ДП?2::0

Саратов-2009

003466523

Работа выполнена в ФГУ ВПО «Саратовский госагроуниверситет им. Н.И. Вавилова» и ГНУ НИИСХ Юго-Востока РАСХН

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Медведев Иван Филиппович

Официальные оппоненты

доктор сельскохозяйственных

наук, профессор

Панасов Михаил Николаевич

доктор сельскохозяйственных

наук, профессор

Титов Валерий Николаевич

Ведущая организация ФГНУ Российский научно-

исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы

Защита диссертации состоится апреля 2009 г. в час. £$мин. на заседании диссертационного совета Д. 006.050.01. при ГНУ Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Юго-Востока РАСХН

Адрес: 410010, г. Саратов, ул. Тулайкова, 7, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГНУ НИИСХ Юго-Востока РАСХН.

Автореферат разослан <(_27_» марта 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук —ю.Е. Сибикеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одна из важных проблем современной агроэкологии - изучение загрязнения биосферы тяжелыми металлами (ТМ). Условно к ним относят химические элементы с атомной массой более 50, обладающие свойствами металлов или металлоидов и считающиеся наиболее токсичными. К очень токсичным относятся Ве, Со, Си, Бп, Аэ, Те, РЬ, А§, С(1, Аи, Нц, ЯЬ, Р1. Некоторые из этих элементов известны как микроэлементы, значимость которых в процессе метаболизма научно доказана и используется в практике сельского хозяйства и медицины. При дефиците элемента для растений и животных он рассматривается как микроэлемент, а при избытке -как токсичный тяжелый металл.

Тяжелые металлы в почву попадают различными путями. Основная масса их формируется в почве за счет содержания в материнской породе. Однако наряду с естественным путем формирования депо тяжелых металлов в почве пополнение этих элементов происходит за счет деятельности человека.

Охрана почв от загрязнений является важной задачей, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека. Постоянно накапливаясь в процессе потребления продуктов питания, в определенный момент содержание их может достигнуть порогового, вредного для здоровья человека уровня. Поэтому подбор и обоснование площадей пашни с относительно низким уровнем содержания тяжелых металлов в почве позволит в промышленном масштабе получать более экологически чистые продукты питания для человека, что является одной из наиболее актуальных научных задач.

Цель исследований - изучить современное состояние депо тяжелых металлов в основных ландшафтных единицах черноземной зоны и их перераспределение в системе почва-вода-растение, выявить и обосновать площади пашни для получения экологически безопасной зерновой продукции.

Задачи исследований:

-определить содержание тяжелых металлов в почве по основным ландшафтным единицам и элементам агроландшафта черноземной степи Саратовской области;

-оценить роль почвы, водных источников и растений в перераспределении тяжелых металлов на пахотных землях в агроландшафте;

-выявить влияние эрозионных процессов на состояние депо тяжелых металлов в почве и растениях;

-определить влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в растениях;

-провести сравнительную эколого-экономическую оценку возделывания зерновых культур на пашне с различным содержанием тяжелых металлов в почве;

-определить район распространения площадей пашни пригодной для получения экологически чистой продукции.

Достоверность научных результатов определяется построением схемы исследований, использованием апробированных методик для отбора образцов и проведения аналитических работ, применением математических методов статистического анализа, широкой апробацией результатов исследований на научных конференциях и в печати.

Научная новизна. Впервые для черноземной степи Саратовской области получены опытные данные содержания и перераспределения тяжелых металлов в системе почва-вода-растение. Определена роль процессов водной эрозии в формировании выноса растениями тяжелых металлов из почвы. Выявлена и обоснована территория для получения сельскохозяйственной продукции с более низким содержанием тяжелых металлов. Исследования проводились в рамках государственной тематики РАСХН 04.06.01.01 и 04.06.03.01.

Практическая значимость. Результаты исследований служат основанием для определения площадей пашни с низким содержанием тяжелых металлов для организации производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции,

Использование предложений в ООО Фирма «Иловля» Красноармейского района (на черноземвах южных) в 2007-2008 годах позволило на эродированных почвах получить зерно озимой и яровой пшеницы с содержанием тяжелых металлов в среднем на 43% ниже, чем на неэродированных.

Личный вклад автора. При подготовке и выполнении диссертационной работы автором была разработана научная гипотеза и рабочая программа исследований, сделан научный анализ данных, дана эколого-экономическая оценка получения сельскохозяйственной продукции с различным содержанием тяжелых металлов. Основные положения, выносимые на защиту: -уровень содержания тяжелых металлов в почве определяется генезисом почвы, ландшафтными и агроландшафтными особенностями территории;

-гумус усиливает аккумуляцию тяжелых металлов в почве; -эрозионные процессы снижают содержание тяжелых металлов в почве и перераспределяют их по элементам агроландшафта;

-лесные полосы, целинные и залежные участки пашни способствуют повышенной аккумуляции тяжелых металлов в почве;

-удобрения, за счет более высокого уровня выноса тяжелых металлов, приводят к снижению содержания последних в почве;

-смытые в различной степени почвы позволяют получить сельскохозяйственную продукцию с пониженным содержанием в ней тяжелых металлов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Интенсификация, ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (Курск, 2008 г.), всероссийской научной конференции «Агрохимия и экология: история и современность» (Нижний Новгород 2008 г.), на научно-практических конференциях преподавателей и аспирантов ФГО ВПО "Саратовский государственный аграрный университет" им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.), научно-практической конференции ГНУ НИИСХ Юго-Востока РАСХН «Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйственного производства Юго-Востока России» (Саратов, 2009 г.).

Реализация результатов исследований. Результаты проведенных исследований апробированы в «Экспериментальном хозяйстве», Аркадакской ГСХОС, ГУОПП «Елизаветинское» ГНУ НИИСХ Юго-Востока РАСХН, ООО Фирма «Иловля».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных статей, в том числе 2 - в реферируемых журналах по списку ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 165 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, включает 34 таблицы, 18 рисунков, имеет 24 приложения. В список литературы входят 201 источник, в том числе 13 - зарубежных авторов.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Систематическое проявление водной эрозии заметно снижает производительную способность экосистем. С поверхностным стоком теряется и перераспределяется огромное количество биогенных элементов. При этом возникает опасность концентрации элементов (в

том числе и тяжелых металлов) на локальных участках почвенного покрова или в водной среде. Смыв и перенос высокогумусированных почвенных частиц способствуют перераспределению тяжелых металлов, как по поверхности почвы, так и по ее профилю, в то же время, осуществляя тесное взаимодействие между почвенным покровом, гидросферой и растительным покровом.

Изучаемые нами элементы (Р,>Л, Си, Аэ, РЬ, Сс1, Н§, Сг) обладают различными физико-химическими, биохимическими и токсикологическими свойствами. В литературе недостаточно освещен вопрос накопления и миграции соединений тяжелых металлов в системе почва-вода-растение. Изучение особенностей экологического поведения этих элементов в агроландшафтах черноземной степи Поволжья позволит определить механизмы повышения экологической чистоты сельскохозяйственной продукции, получаемой на этих землях.

Саратовская область имеет разнообразное ландшафтное строение. В пределах области выделяются «азональные» ландшафтные провинции: Донская равнина и Приволжская возвышенность. Исследования проводились на Аркадакской ГСХОС (Донская равнина), в ГУОПП «Елизаветинское» (на границе Донской равнины и Приволжской возвышенности), и в «Экспериментальном хозяйстве» ГНУ НИИСХ Юго-востока (Приволжская возвышенность).

Дифференциация почвенного пространства черноземной зоны Саратовской области в полной мере отражает ландшафтное разнообразие ее территории. По мере увеличения уровня засушливости климата и ксерофитности растительного покрова, с севера-запада на юго-восток меняется структура и генетические признаки почвенного покрова.

Содержание подвижных форм химических элементов (в том числе тяжелых металлов) существенно изменяется под воздействием погодных условий, которые за период проведения опытов характеризовались большим разнообразием.

Совокупное действие рельефа, климата, растительности и почвенных факторов определили высокую активность процессов водной эрозии, которые способствуют миграции, перераспределению и аккумуляции ТМ по элементам ландшафтов и агроландшафтов черноземной степи Саратовской области.

При выполнении исследований по теме диссертационной работы использовались полевые, лабораторно-полевые, лабораторные, статистические и экспедиционные методы.

Тяжелые металлы определялись в малорастворимой (2HCI) и растворимой (ААБ) формах. Анализы проводились в лаборатории ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова с использованием прибора «Перкин-Эльмер PC 5100», валовое содержание гумуса определялось по методу И.В. Тюрина (ГОСТ 26213-91), гранулометрический состав и плотность сложения почв - по общепринятым методам [Качинский, 1965].

Наблюдения за эрозионными процессами проводились в соответствии с методическими рекомендациями НИИСХ Юго-Востока, ВНИИЗ и ЗПЭ, ВИУА, Гидрометеослужбы, почвенного института им. В.В. Докучаева, а также с учетом методических разработок Г.П. Сурмача, С.С. Соболева.

Действие удобрений изучалось в длительном стационарном, аттестованном РАСХН РФ опыте, который размещается в "Экспериментальном хозяйстве» ГНУ НИИСХ Юго-Востока. Почва опытного стационара - чернозем южный, малогумусный, маломощный, легкоглинистый.

Действие удобрений испытывалось в 6-типольных зернопаровом и зернотравяном севооборотах по схеме: 1. контроль (без удобрений), 2. 60 тонн навоза, 3. Р60 К40 +N30 весной, 4. Р120 К80 +N60 весной. Повторность опытов с удобрениями трехкратная. Площадь делянок 6,7x120 м = 804 м2.

Определение эколого-экономической эффективности проводилось по временной методике ВАСХНИЛ и Россельхозакадемии и методике ВНИИЗ и ЗПЭ.

Полученные аналитические данные обрабатывались с использованием математических и статистических методов Б.А. Доспехова и Е.А Дмитриева и компьютерных программ Word и Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Трансформация тяжелых металлов различных форм растворимости по ландшафтам черноземной степи. Формирование малорастворимых форм ТМ в основном определяется химическим составом подстилающих пород (табл. 1).

Аккумуляция растворимых форм тяжелых металлов происходит с участием более широкого диапазона факторов. Поэтому в количественном отношении уровень содержания растворимых ТМ в среднем по всем ландшафтам был на 42,6% выше, чем. малорастворимых, что свидетельствует о важной роли, прежде всего,

антропогенного и техногенного факторов в формировании депо тяжелых металлов.

Максимальное антропогенное и техногенное воздействие испытывают верхние гумусовые горизонты почв, в которых удерживается основная часть металлов и происходит их первичная трансформация.

Малорастворимые соединения цинка и меди, подвижные соединения цинка активнее накапливаются в пахотном слое почв Донской равнины. Растворимые формы меди, кадмия, никеля, свинца, ртути, и мышьяка, малорастворимые соединения ртути и мышьяка преобладают в пахотном слое чернозема южного Приволжской возвышенности.

Обыкновенный чернозем Приволжской возвышенности имеет повышенное содержание малорастворимых соединений никеля и свинца и среднее содержание по остальным параметрам.

Таблица 1.

Влияние эколого-ландшафтных условий на содержание _тяжелых металлов в почве (гор. Апах)_

Ландшафты и Тяжелые металлы мг/кг

подтипы Си Ъп РЬ Сй М нв АБ В

черноземных почв сред.

Чернозем обыкновен. 10,4* 28.0 7.14 0.21 8,49 0,022 0.32 7.80

(Донская равнина) 11,4 38 7,14 0,22 8,5 0,02 1,2 9,5

Чернозем обыкновен. 22. 15.4 7.90 0.10 13,7 0,010 1.05 6^5

(Приволж. возвышен.) 12,2 29 7,58 0,27 10,8 0,05 3,2 9,0

Чернозем южный 7*8 10.4 ш 0.12 12,4 0,035 5.25 6Л

(Приволж. возвышен.) 14,6 30 8,87 0,05 15,6 0,08 4,54 10,6

НСРо,95 0,26 0,031 0,123 Э,023 0,918 0,012 0,782

0,13 2,62 0,15 0,05 1,06 0,013 0,26

♦числитель - малорастворимые формы, знаменатель - растворимые

Наиболее заметная аккумуляция ТМ, по сравнению с другими ландшафтами, отмечается в черноземе южном Приволжской возвышенности. Близость городского промышленного конгломерата с развитой транспортной системой, повышенный уровень применения химических средств в сельском хозяйстве способствуют более активному (73,8%), по сравнению с другими ландшафтами, росту уровня содержания растворимых ТМ в почве.

Рельеф активно влияет на дифференциацию ТМ по элементам водосбора. В условиях повышенной активности водной эрозии вектор

перераспределения ТМ направлен от водораздела по склону, через ложбину до лесной полосы и водных источников. На водораздельных участках остаются в относительно высоких концентрациях: фтор, медь, цинк, кадмий, а содержание ртути и свинца снижается. На склоновых почвах аккумулируется в основном ртуть, в меньшей степени - свинец. В ложбине, где скорость водных потоков увеличивается, содержание подвижных соединений всех определяемых нами микроэлементов наименьшее.

Лесная полоса, целинные и залежные фитоценозы являются фитогеохимическими барьерами на пути миграции токсикантов. В них происходит накопление подвижных форм ТМ, особенно свинца, цинка, меди и кадмия.

Водоемы играют роль природного геохимического барьера. Находясь, на пути транзитных стоков, донные отложения прудов и рек являются отражением уровня содержания ТМ и фтора в почвах.

Содержание ТМ и фтора снижается по схеме: донные отложения прудов - почва - донные отложения р. Медведица. Так ил прудов (в среднем по 5 прудам) содержал фтора в 4,5 раза выше, а ил р. Медведицы в 5,8 раза ниже, чем верхний горизонт почвы полевых севооборотов. В иле прудов, по сравнению с почвой, отмечено более высокое содержание кислоторастворимых форм меди, свинца, никеля и пониженное цинка, кадмия и хрома. Из растворимых форм отмечается повышенная концентрация меди, свинца и никеля. В донных отложениях р. Медведица отмечено более низкое содержание ТМ, чем в прудовых отложениях, что является следствием различия в проточности этих водоемов (рис. 1).

(I ■

р Си '¿п Р1> СЧ1 N1 С)

Рис. 1. Тренды содержания (в мг/кг) тяжелых металлов и фтора в различных природных объектах

Кратные отношения различных форм растворимости ТМ -показатель динамики содержания их в исследуемых объектах. Более

узкие кратные отношения между кислоторастворимыми и подвижными формами в иле донных отложений прудов по сравнению с почвой отмечаются по меди, свинцу и хрому. По остальным показателям (цинку, кадмию, никелю) они стали более широкими, что указывает на менее интенсивный характер поступления их в водные источники из внешней среды.

Влияние процессов водной эрозии на перераспределении тяжелых металлов в черноземе обыкновенном Приволжской возвышенности. В зональных (несмытых) черноземах обыкновенных выявлен высокий уровень положительной корреляционной связи (г=0,93) содержания тяжелых металлов гумусового слоя с материнской породой.

Перераспределение ТМ в почвенном профиле происходит в основном за счет растворимых форм и ограничивается гумусным слоем. Дифференциация содержания малорастворимых форм ТМ по гумусным горизонтам выражена слабо и относительно материнской породы остается малозаметной. Закономерность перераспределения фтора имеет аналогичный характер с растворимой формой ТМ.

Поэтому по мере увеличения глубины почвенного профиля кратность отношения между содержанием малорастворимых и растворимых форм ТМ становится шире, что также указывает на высокий уровень аккумуляции растворимых форм ТМ в гумусном слое почвы.

Показатель суммарного загрязнения, численно равный сумме отношений содержания ТМ в почвенных горизонтах к их фоновому содержанию в материнской породе, не превышает допустимых значений (рис.2).

—— НО-Аплх

» НСЧ-СрсА. по профилю

Е- 10 I

■»-МБ Апах

■ • ДАС-Сред. по профилю

Несмытый Слабосмыгый Среднесмытый Сильносмытыи

Рис. 2. Показатель суммарного загрязнения почвенного профиля ТМ различной растворимости

В условиях выраженного рельефа ежегодный сток талых и ливневых вод уносит с собой значительное количество почвенных частиц, а вместе с ними гумус, питательные вещества, в том числе и ТМ. Уменьшение содержания микроэлементов в средне-сильносмытых почвенных аналогах по сравнению с несмытыми в среднем достигает соответственно: малорастворимых 27,0%, а растворимых 48,0%.

Проведенный анализ для каждой степени смытости почвы показал, что содержание различных форм ТМ в профиле почвы адекватно интенсивности проявления эрозионных процессов. Выяснилось, что каждый анализируемый элемент в зависимости от формы растворимости имеет индивидуальную реакцию на степень проявления эрозии.

Из малорастворимых форм верхние горизонты смытых почв наиболее активно теряют цинк, фтор, никель. Миграционная способность меди, кадмия, хрома и свинца имеет ограниченный характер.

Особенно интенсивно мигрируют растворимые формы тяжелых металлов. Так, в верхних горизонтах смытых почв по сравнению с несмытыми аналогами запасы растворимых микроэлементов в среднем снизились: фтора - в 1,8 раза, меди - на 15,2%, цинка - в 3,3 раза, свинца - на 12,4%, кадмия - на 11,1%.

Запасы никеля и хрома в почве оставались практически неизменными.

Вынос тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами. Установлена тесная связь между содержанием тяжелых металлов в материнской породе и пахотном горизонте обрабатываемых почв с одной стороны и содержанием их в растениях - с другой.

Коэффициенты корреляции между содержанием тяжелых металлов в растениях и материнской породе, и, соответственно растениях и пахотном горизонте, находились в пределах г=0,92-0,95.

Результаты проведенных исследований выявили тесную связь содержания в растениях тяжелых металлов с их местообитанием. Так в растениях на обыкновенных, более разрушенных эрозией, черноземах Приволжской возвышенности, по сравнению с тем же подтипом Окско-Донской равнины, средневзвешенное содержание ТМ снизилось на 13,6%, а по сравнению с южным черноземом Приволжской возвышенности - на 37,5% (табл. 2).

Дифференциация содержания ТМ в растениях обусловлена, прежде всего, закономерностью снижения содержания гумуса в черноземных почвах в направлении с запада на восток, повышением

активности эрозионных процессов, а также усилением роли техногенеза в формировании почвенного депо ТМ.

Важную роль в формировании уровня выноса ТМ растениями играют их биологические особенности. Сравнительный анализ различных групп сельскохозяйственных культур показал, что максимальная концентрация меди, цинка, кадмия и фтора в целом растении (зерно + солома) отмечается в растениях пропашной группы (подсолнечник, кукуруза).

Таблица 2.

Влияние ландшафтных условий на содержание ТМ в сельскохозяйственных культурах (в среднем по основным культурам)

«Азональные» ландшафты

Донская равнина Приволжская возвышенность

Черн.обык., степень Черн. обык., степень Черн. юж., степень

ТМ эродированности почв 40% эродированности почв 60% эродированности почв 75%

гумус, % ТМ, мг/кг гумус, % ТМ, мг/кг гумус, % ТМ, мг/кг

Си 6,20 5,85 5,80 5,60 3,47 3,68

Ъл 29,97 26,32 20,04

РЬ 1,48 0,035 1,29

са 0,062 0,023 0,11

№ 1,50 1,37 1,07

Сг 0,21 0,072 0,50

Бобовые культуры (горох, люцерна, чечевица) активнее ассимилируют свинец, никель и хром. Зерновые культуры (озимая рожь, озимая и яровая пшеница, ячмень, овес) обладают наименьшей металлоаккумулирующей способностью (табл. 3).

Средневзвешенное содержание ТМ в растениях пропашной группы было на 39,5% выше, чем зерновой и на 6,9% выше, чем в бобовых культурах. Эти различия, в основном, определяются биологическими особенностями сельскохозяйственных культур.

Максимальная концентрация тяжелых металлов отмечалась в растениях всех биологических групп, полученных на черноземах южных Приволжской возвышенности.

Концентрация ТМ в растениях, выращенных на черноземах обыкновенных Приволжской возвышенности, была на 28,8%, а на черноземах обыкновенных Донской равнины - на 43,1% ниже, чем на южных черноземах.

Коэффициент биологического поглощения (КБП) ТМ и фтора определяемый запасами растворимых форм ТМ в почве и уровнем поглощения их растениями в среднем составил: на черноземах обыкновенных Окско-Донской равнины - 0,6, на черноземах обыкновенных Приволжской возвышенности - 1,31, а на черноземах южных Приволжской возвышенности - 2,94.

Наиболее толерантными культурами к уровню почвенного загрязнения оказались пропашные культуры. Колебание уровня загрязнения растительной продукции по «азональным» ландшафтам, в сравнении со средневзвешенной концентрацией по черноземной зоне, составило: у зерновых от 6,4 до 31,6%, у бобовых от -0,7 до +12,4, а у пропашных от -3,7 до +14,2%.

Таблица 3.

Содержание ТМ и фтора в сельскохозяйственных культурах, мг/кг _(среднее по анализируемым ландшафтам)_

Сельскохозяйс твенные культуры Содержание ТМ и фтора в растениях, мг/кг

Си 2п РЬ Сё N1 Сг И Сумма

1.Зерновые 2,81 22,73 0,67 0,07 0,64 1,35 3,72 31,99

2.Бобовые 5,38 30,7 1,14 0,093 2,51 5,42 4,07 49,31

З.Пропашные 9,67 34,2 0,94 0,16 1,57 2,04 4,33 52,91

Процессы водной эрозии почвы оказали большое влияние на потребление растениями ТМ. Максимальное содержание тяжелых металлов, независимо от возделываемой культуры, отмечено на несмытых почвах. По мере усиления степени смытости почвы концентрация тяжелых металлов в зерне снижалась. Так на среднесмытых почвах, по сравнению с несмытыми почвам, она уменьшилась на 10,4%, а на средне и сильносмытых - соответственно на 22,5 и 44,9% (табл. 4).

На увеличение смытости почв относительно более активно реагирует яровая пшеница. Максимальное суммарное содержание тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы наблюдалось на несмытых почвах. На среднесмытых почвах суммарный уровень содержания шести микроэлементов в зерне яровой пшеницы снизился на 36,2%, а на сильно деградированных - соответственно на 48,1%.

В среднем на смытых почвах, по сравнению с несмытой, содержание тяжелых металлов в зерновой части продукции этой культуры уменьшилось на 32,3%, тогда как в озимой пшенице на 31,9%, а в подсолнечнике - на 27,2%. Максимальный вынос ТМ

зерновой продукцией отмечается у подсолнечника. В среднем, по всем анализируемым почвенным разностям эта культура выносит на 43,4% больше ТМ, чем озимая пшеница и в 4,5 раза, чем яровая пшеница.

Удобрения оказали определенное влияние на концентрацию и вынос ТМ растениями. На удобренных вариантах, относительно контроля, в зерне озимой пшеницы концентрация меди увеличилась на 24,2%, цинка — на 26,4%, свинца - на 6%, кадмия - в 2,7 раза, никеля -в 1,6 раз, хрома - в 2,3 раза и фтора - на 19%.

Таблица 4

Влияние степени смытости почвы на содержание тяжелых металлов в зерновой продукции, мг/кг_

Культуры Степень смытости почвы В среднем, мг/кг

несмытая слабо-смытая средне-смытая сильно-смытая

Озимая пшеница 64,61 59,31 53,11 42,07 54,77

Яровая пшеница 29,0 25,9 21,0 12,0 21,97

Подсолнечник 123,8 109,5 95,2 65,61 98,53

В среднем 72,47 64,90* 10,4% 56,44 22,5% 39,89 44,9% 58,42

*в числителе суммарное содержание ТМ (Си ,2п, РЬ, Сс Сг),

знаменателе % от несмытой почвы

В среднем по всем удобренным вариантам, по сравнению с неудобренным контролем, концентрация ТМ в зерне увеличилась на 23,0%.

Наибольший рост содержания тяжелых металлов в зерне (31,8%) отмечался на варианте с дозой удобрения ^оРбо^мо- Внесение за ротацию севооборота 60 т/га навоза не способствовало росту концентрации в зерне озимой пшеницы тяжелых металлов, за исключением свинца. Однако концентрация в зерне пшеницы Си, Ъс\, РЬ, Сс1, N1, Сг и Р на всех вариантах опыта была существенно ниже ПДК.

Соломистая часть озимой пшеницы, по сравнению с зерновой частью, накапливала в меньших количествах цинк, медь и фтор, в больших - свинец, кадмий, никель и хром. На контроле средневзвешенная концентрация ТМ и фтора в соломе была в 1,63 раза ниже, чем в зерне.

Таким образом, внесение удобрения, за счет повышения уровня выноса растениями тяжелых металлов, приводит к снижению содержания последних в почве.

Эколого-экоиомическая оценка производства сельскохозяйственной продукции на эродированных почвах. Тяжелые металлы содержатся в сельскохозяйственной продукции в небольших количествах. Однако, эти элементы обладают высокой токсичностью и коммулятивным эффектом. Они способны к накоплению в живом организме и при этом трудно выводятся из него.

Потребление в пищу и на корм животным сельскохозяйственной продукции, полученной на эродированных почах, снижает количество поступающих в организм ТМ, по сравнению с «зональной» почвой, что позволяет замедлить процесс накопления данных элементов в организме человека и животных.

Возделываемые сельскохозяйственные культуры на смытых черноземных почвах, по сравнению с «зональными», отличаются меньшим выходом валовой продукции. Однако недобор продукции в количественном отношении (от 13% до 79%) компенсируется снижением в них содержания (22-45%) тяжелых металлов.

Относительную безопасность продукта можно представить как его дополнительную полезность (рис. 3).

Рис.3 Эколого-экономическая эффективность производства сельскохозяйственных культур на эродированных почвах, тыс. руб./га

С учетом закупочных цен на сельскохозяйственную продукцию эколого-экономическая эффективность производства сельскохозяйственных культур определяется полученной урожайностью и содержанием в ней тяжелых металлов.

При этом недобор продукции на смытых почвах должен компенсироваться повышением ее потребительской стоимости в соответствии с уровнем снижения в ней содержания тяжелых металлов.

Анализ полученных данных показал, что эколого-экономический эффект производства подсолнечника на сильносмытых почвах достигает 1,57, озимой пшеницы - 0,9, а яровой пшеницы - 0,66 тыс. руб./га.

С учетом состояния депо тяжелых металлов в почве и факторов, регулирующих поступление их в растительную продукцию, в пределах черноземной степи Саратовской области, определена территория для получения сельскохозяйственной продукции с пониженным содержанием тяжелых металлов (рис. 4).

Саратовская область

Рис.4. Зона размещения эродированной пашни с низким содержанием тяжелых металлов на черноземных почвах

Выделенная территория размещается на Приволжской возвышенности и характеризуется активным проявлением процессов водной эрозии. Общая площадь пашни с относительно низким содержанием тяжелых металлов составляет 1093 тыс. га. Средний уровень эродированности пашни выделенной территории достигает 86,0%. Для получения экологически чистой продукции с различным уровнем содержания тяжелых металлов можно использовать 940 тыс .га пашни. Из них 569 тыс. га (60,5%) слабоэродированная, 277 тыс. га (29,5%) среднеэродированная и 94 тыс. га (10%) сильно-эродированная пашня.

ВЫВОДЫ

1. Геолого-геоморфологические и эколого-географические условия черноземной степи Саратовской области определяют уровень дифференциации тяжелых металлов в почве. Малорастворимые соединения цинка и меди, подвижные соединения цинка активнее накапливаются в пахотном слое почв Окско-Донской равнины. Растворимые формы Си, Сс1, М, РЬ, и Аб, малорастворимые соединения ^ и Аэ преобладают в пахотном слое южных черноземов Приволжской возвышенности. Обыкновенный чернозем Приволжской возвышенности имеет повышенное содержание малорастворимых соединений никеля и свинца и среднее значение по остальным ингредиентам.

2. В процессе почвообразования материнская порода формирует депо тяжелых металлов верхних горизонтов почвенного профиля. Уровень накопления микроэлементов в почве различных ландшафтных районов определяется генетическими признаками почв, их физико-химическими свойствами, а также приобретенными свойствами в процессе техногенного и антропогенного давления на нее. Максимальное содержание всех форм тяжелых металлов отмечается в гумусовых горизонтах почв.

3. Рельеф оказывает значительное влияние на распределение ТМ и фтора в пределах ландшафта. На водораздельных участках в относительно высоких концентрациях остаются: фтор, медь, цинк, кадмий, а ртуть, и свинец мигрируют с эрозионными стоками. На склоновых почвах сосредотачивается в основном ртуть, в меньшей степени - свинец. В почве ложбин содержание подвижных соединений тяжелых металлов минимальное.

4. Установлена высокая взаимосвязь между содержанием в почве гумуса и тяжелых металлов различной формы растворимости. На целине и под пологом леса содержание ТМ в верхнем горизонте было соответственно на 10,7 и 6,7% выше, чем в обрабатываемом слое пашни. Целина и лесная полоса являются фитогеохимическими барьерами на пути миграции тяжелых металлов. В рамках водораздельной территории концентрация тяжелых металлов уменьшается по следующей схеме: водораздел - склон ложбины -ложбина, а по элементам агроландшафта: донные отложения прудов -почва - донные отложения р. Медведица.

по сравнению с несмытыми, достигает соответственно: мапорастворимых на 3,1-50,9%, растворимых на 35,8-60,3%. Наиболее интенсивно с эрозионными потоками в гидрографическую сеть мигрируют тяжелые металлы растворимых форм, Вследствие активности эрозионных процессов происходит очищение корнеобитаемых горизонтов почв от тяжелых металлов.

6. Установлена тесная связь между содержанием в почве и зерне тяжелых металлов. Максимальное поглощение ТМ растениями из почвы отмечается на южных черноземах Приволжской возвышенности. Вынос тяжелых металлов зерновой частью растений на южных черноземах был соответственно на 28,8% и 43,1% выше, чем на черноземах обыкновенных Приволжской возвышенности и Окско-Донской равнины.

7. Растения различного генотипа обладают избирательной поглотительной способностью в отношении тяжелых металлов. Максимальная концентрация ТМ отмечается в растениях пропашной группы (подсолнечник, кукуруза). Средневзвешенное содержание ТМ в растениях пропашной группы было на 39,5% выше, чем в зерновых, и на 6,9% выше, чем в бобовых. Пропашные в больших количествах, чем зерновые и бобовые ассимилируют медь, цинк, кадмий и фтор. Однако свинец, никель и хром в больших количествах накапливают бобовые культуры.

8. Удобрения способствуют интенсификации процесса поглощения тяжелых металлов из почвы. В среднем по удобренным вариантам суммарная концентрация ТМ на единицу продукции была на 7,2% выше, чем на неудобренных. Наиболее высокая концентрация в зерне отмечается на вариантах с внесением минеральных удобрений (3,36 мг/кг), а в соломе (2,05 мг/кг) на варианте с внесением органических удобрений. Зерно, полученное на удобренных вариантах, содержало на 24,2% меди, 26,4%, цинка, 6% свинца, в 2,7 раза кадмия, в 1,6 раза никеля, в 2,3 раза хрома и фтора - на 19% больше, чем на неудобренном контроле. Соломистая часть растений на удобренных вариантах более интенсивно накапливала медь (на 16,7%), цинк (на 12,6%), свинец (на 41,4%), кадмий (на 14,8%).

9. На смытых разностях почв, по сравнению с несмытыми, падение уровня урожайности возделываемых в опыте культур достигло для озимой пшеницы 44,3%, яровой пшеницы - 51,8%, подсолнечника - 34,3%, а содержание тяжелых металлов в зерновой части соответственно снизилось на 36,5-62,5-27,2%. С учетом снижения содержания в товарной продукции тяжелых металлов эколого-экономический эффект производства подсолнечника на

среднесмытых почвах достиг 1,57 тыс. руб./га., озимой пшеницы - 0,9 тыс. руб./га, а яровой пшеницы - 0,66 тыс. руб./га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

На основании проведенных исследований производству рекомендуется:

-хозяйствам всех форм собственности, имеющим в структуре земельных угодий эродированную пашню с пониженным содержанием тяжелых металлов, использовать ее для производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции.

-на выделенной в пределах Приволжской возвышенности площади эродированной пашни (1093 тыс.га) организовать промышленное производство экологически безопасной сельскохозяйственной продукции для детского питания.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Деревягин С.С. Направленность энергетических потоков и процесс распределения тяжелых металлов по элементам агроландшафта / С.С. Деревягин // Материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской и учебно-методической работы за 2007 год. - Саратов, 2008. - С. 113-117.

2. Деревягин С.С. Особенности распределения тяжелых металлов по элементам агроландшафта в черноземной степи Поволжья / С.С. Деревягин, И.Ф. Медведев, Д.И. Губарев //Вест. Сарат. Гос.агр.ун-та. - 2008. - №4. - С. 23-26.

3. Деревягин С.С. Накопление и транслокация тяжелых металлов в системе почва-вода / И.Ф. Медведев, С.С. Деревягин, И.И. Елистратова // Агрохимия и экология: история и современность: материалы международной научно-практической конференции. -Н.Новгород, 2008. -ТЗ.- С. 49-52.

4. Деревягин С.С. Накопление и транслокация тяжелых металлов в системе почва-вода // С.С. Деревягин, И.Ф. Медведев // Интенсификация ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия. - Курск, 2008. - С. 569-573.

5. Деревягин С.С.Тяжелые металлы в черноземных почвах / И.Ф. Медведев, В.И.Ефимова, С.С. Деревягин // Сборник научных трудов ГНУ НИИСХ Юго-Востока (посвященный 135-летию со дня

рождения Г.К. Мейстера и 100-летию Аркадакской опытной станции). - Саратов, 2009. - С. 226-234.

6. Деревягин С.С. Роль процессов эрозии в формировании экологически чистой продукции // И.Ф. Медведев, С.С. Деревягин // Вест. Сарат. гос. агр. ун-та. - 2009.-№ 3. - С. 15-18.

Отпечатано в типографии ООО «Ракурс» 410010, г. Саратов, ул.Навашина, д.40/1 Тираж ЮОэкз. Заказ № 313.

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Деревягин, Сергей Сергеевич

Введение

Глава 1. Обоснование выбранного направления (Обзор литературы)

Процесс загрязнения почвы и растений тяжелыми металлами

1.2. Потери почвы, гумуса и питательных веществ с эрозионными стоками воды

1.3. Взаимосвязь выноса тяжелых металлов растениями с природными и антропогенными факторами их распространения

Глава 2. Экологическая характеристика места проведения исследований 40 2.1 .Понятие ландшафт и ландшафтная структура черноземной зоны Саратовской области

2.2.Климат

2.3.Растительность

2.4.Почвенный покров

Глава 3 .Объекты и методика исследований 49 3.1 .Методы исследований 49 3.2.0бъекты проведения исследований 52 3.3.Схема проведения опытов с удобрениями

Глава 4.Эколого-географическое распределение тяжелых металлов по ландшафтам черноземной степи

4.1 .Ландшафтное распределение тяжелых металлов в черноземной степи 59 4.2.Влияние рельефа местности на распределение тяжелых металлов в агроландшафте

4.3 .Распределение тяжелых металлов по элементам агроландшафта и связь их содержания в почве с гумусом

Глава 5. Влияние процессов водной эрозии на перераспределение тяжелых металлов в черноземе обыкновенном Приволжской возвышенности

5.1 .Связь содержания тяжелых металлов гумусного горизонта с материнской породой

5.2. Влияние водной эрозии на содержание малорастворимых форм тяжелых металлов в почвенном профиле

5.3.Влияние процессов водной эрозии на содержание и распределение подвижных форм тяжелых металлов и фтора в почвенном профиле

Глава 6. Содержание и вынос тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами

6.1. Влияние экологических условий ландшафта на содержание и вынос тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами

6.2.Влияние удобрений на накопление и вынос тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами

Глава 7. Эколого-экономическая оценка объектов исследований 117 Выводы 128 Результаты производственной проверки

Предложения производству

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Тяжелые металлы в системе почва-вода-растение на черноземах Саратовской области"

На современном этапе развития аграрной науки трудно представить изучение и решение экологических проблем путем рассмотрения ее проявлений только в одном из компонентов окружающей среды. Почва — своеобразный мощный фильтр, поглощающий и до некоторой степени обезвреживающий токсичные выбросы. Растения обладают уникальной сорбционной способностью. Они поглощают из окружающей среды и нейтрализуют в тканях значительное количество вредных компонентов промышленных эмиссий, способствуя сохранению оптимального газового баланса в атмосфере. Водоемы являются, геохимическими барьерами на пути миграции многих токсикантов. Поэтому оценка-экологического состояния, основанная на. изучении параметров, системы почва-вода-растение, является наиболее адекватной [49, 64, 65, 69, 130].

Почва - это слой, в котором идет разложение первичной фотосинтетической продукции, поэтому ее роль в поддержании стабильности условий для жизни чрезвычайно велика» [42]. В;Р. Вильяме определял почву как «. рыхлый поверхностный горизонт земного шара, способный производить урожай растений» [1В]. Почвы — важнейший земельный ресурс, обеспечивающий население планеты основной массой (более 95%) продовольствия. Она является пространственным базисом экосистем (в том числе и агроэкосистем). Уникальная особенность почвы, показатель ее ресурсной ценности — плодородие, зависит от совокупности свойств почвы. Плодородие меняется в процессе развития почвы и неодинаковое по отношению к сельскохозяйственным культурам. Пестрота структуры почвенного покрова может изменять урожайность в пределах одного угодья в несколько раз. Свойства почв и их плодородие является ведущим показателем при бонитировке почв, их кадастровой оценке, разработке агропроизводственных группировок почв или классификаций почв по их отношению к сельскохозяйственным культурам [50]. Ресурсная оценка почв требует учета всех их основных свойств, хотя те или иные свойства могут иметь приоритетное значение в отдельных регионах при выращивании определенных культур. Поэтому возникает необходимость изучения структуры и особенностей функционирования природных и сельскохозяйственных геосистем, прежде всего, с учетом местоположения в рельефе, тепло- и влагообеспеченности, почвенного покрова.

На современном этапе развития ландшафтной сферы около 50% поверхности суши преобразовано в процессе антропогенной деятельности, в том числе сельскохозяйственной. Следует признать, что значительная часть этих преобразований и их последствий не может относиться к категории позитивных. В связи с этим, ведущей тенденцией развития земледелия является его перевод на экологическую основу, которая предусматривает оптимизацию природопользования путем адаптации к природным условиям [74].

Довольно редки исследования, рассматривающие функционирование и преобразование важнейших компонентов экосистемы - растений и почв — во взаимосвязи и взаимообусловленности [64, 81, 130, 164]. В этом плане требуется глубокое изучение целого ряда вопросов, в том числе: значимость растений в биогеохимическом перераспределении техногенных потоков вещества, направленность трансформации элементов питания растений.

Приведенная ниже модель позволяет наглядно представить свойства, определяющие почвенное плодородие и факторы, на него влияющие (рис. 1.):

Одна из важных проблем современной агроэкологии - изучение загрязнения биосферы тяжелыми металлами (ТМ). Условно к ним относят химические элементы с атомной массой более 50, обладающие свойствами металлов или металлоидов и считающиеся наиболее токсичными. К очень токсичным относятся Be, Со, Ni, Си, Zn, Sn, As, Se, Те, Pb, Ag, Cd, Au, Hg, Rb, Pt. Некоторые из этих элементов известны как микроэлементы, значимость которых в процессе метаболизма научно доказана и используется в практике сельского хозяйства и медицины. При дефиците элемента для растений и животных он рассматривается как микроэлемент, а при избытке -как токсичный тяжелый металл [69, 131, 167, 136, 162].

ХзрНСТфНСЧНХ» пахотного горизонта доступного жаатш

Состояние ПИК и

КНСЛШИОС11.

ВОД I ю-1*0 зд уип I и й режим

Содержание гумуса

Адаптивно-ландшафтный севооборот

Известкование, гипсование

Эрозия

Отрицательный баланс гумуса

Отришггельи ы й баланс NPK

ГдоЛства, ол редел мющиг плодородие шппи

Факторы* п оддержния ющ не плодородие

Факторы* плодородие

ИОМНЫ

Содержание подвижно! о фосфора

Содержание м и KfH 1 ъа с м с н I ов

Содержание обменного клта я

С"охранение оптимального баланса NPK

Восполнение органического вещества

I lepcDWTOCTb

Загрязнение пест н ни лам и

Загрязнение рал ион уклс ндам и

Ухудшение водно воздушнорго режима

Загрязнение углеводородами

Загрязнение тяжелыми

Рис. 1. Модель плодородия почвы

Согласно результатам многочисленных исследований, из всего количества токсичных веществ, регулярно поступающих в организм человека, около 70% поступает с пищей, 20% из воздуха и 10% с водой. Поэтому производство экологически безопасной сельхозпродукции, которая соответствует органолептическим, общегигиеническим, технологическим и токсикологическим нормативам и не оказывает негативного влияния на здоровье людей и животных, и на состояние окружающей среды, сегодня является одной из важнейших задач предприятий АПК. Чтобы получать такую продукцию, необходимо достоверно знать эколого-токсикологическую обстановку в агроэкосистемах. Наиболее значимыми загрязнителями агроландшафтов являются тяжелые металлы первого класса опасности: свинец и кадмий [94, 121, 122, 123, 160, 196]. Широко используются в промышленности и являются наиболее вероятными загрязнителями окружающей среды Cd, Pb, Zn, Си.

В 2005 году агрохимическая служба Саратовской области осуществляла токсикологическое обследование земель сельскохозяйственного назначения. Превышений ПДК пестицидов, тяжелых металлов и радионуклидов в почвах и урожае не выявлено. Результаты обследования почв на содержание тяжелых металлов, проведенного в рамках агрохимического обследования, приведены ниже (табл. 1):

Таблица 1.

Распределение площади пашни (Саратовская область) по содержанию легкорастворимых тяжелых металлов по состоянию на 01.01.2006 года [122]

Наименование Обследован- ПДК, ОДК Распределение обследованной площади тяжелых металлов ная площадь, ТМ в почве, по группам содержания ТМ, тыс. га

ТМ) тыс. га мг/кг отсутствуют 0,5 ПДК 0,5-1 ПДК

Ртуть 5695,2 2,1 5695,2 - 854,3

Свинец 5695,2 130 2562,8 2278,1 956,9

Цинк 5491,8 220 3795,9 739,0 566,9

Медь 5491,8 132 3516,6 1408,3

Фтор 1142,0 10 1142,0 - 1,9

Кадмий 5695,2 2 4019,0 1674,3

Мышьяк 3294,6 10 3294,6 - 451,3

Никель 4968,5 80 3225,5 1291,7

Кобальт 1678,6 - 1678,6

Марганец 1678,6 1500 - 1678,6

Тяжелые металлы в почву попадают различными путями. Основная масса их формируется в почве за счет содержание их в материнской породе. Это один из генетических показателей который характеризует почвенный индивидуум. Однако, наряду с естественным путем формирования депо тяжелых металлов в почве, пополнение этих элементов происходит за счет деятельности человека. Загрязнение почв вокруг промышленных центров области происходит в основном под действием выбросов вредных соединений от промышленных предприятий и транспорта [121, 122].

По данным экологов, осевыми загрязнителями являются энергетическая и металлургическая отрасль, и связанные с ними добыча углеводородного сырья и переработка рудосодержащих пород. Масштабы использования угля, горючих сланцев и нефти при сжигании вызывают преимущественное и более интенсивное загрязнение, чем металлургическое производство. Если принять во внимание, что к настоящему времени'добыто более 130 млрд. т угля и 40 млрд. т нефти, то вместе с золой поступили на поверхность земли миллионы тонн металлов, значительная часть которых аккумулирована в верхних горизонтах почв; При бурении скважин на нефть и газ, с пластовыми водами и шламами на поверхность почвы поступает значительное количество тяжелых металлов. С выхлопными газами на почву попадает более 250 тыс. т свинца в год; это главный источник загрязнения почв свинцом [1, 122, 162]. Исследования J1.H. Скипина и др: (2007) показали, что загрязнение свинцом и кадм ием активно распространяется на придорожные полосы автомагистралей в пределах 100 м [ 149];

Тяжелые металлы попадают в почву вместе с удобрениями, в состав которых они входят как примесь, а также с биоцидами; [60].

Тяжелые металлы из; внешних — естественных и- антропогенных — источников загрязнения поступают непосредственно в агроландшафт следующими путями: с атмосферными осадками, осаждаются в виде пыли и; аэрозолей, при непосредственном поглощении почвой газообразных соединений, с растительным опадом. [37, 163].

Загрязнение почв ТМ является необратимым видом, деградации. Практически невозможно уменьшить валовое содержание ТМ в загрязненных почвах, но можно значительно снизить их подвижность и сделать • менее доступными для растеий [35].

В среднем по европейской территории России концентрация свинца в воздухе достигает 12 мкг/л, кадмия - 0,15 мкг/л, ртути — более 0,08 мкг/л. Годовой поток этих элементов на квадратный метр земной поверхности составляет, соответственно: 8 мг, 0,1мг и 0,06мг [112].

Исследование техногенного загрязнения окружающей среды является одним из основных направлений экологических работ. Любой вид техногенеза связан с поступлением в окружающую среду разнообразных отходов, меняющих ее химические характеристики. Известное высказывание В. И. Вернадского (1954) о том, что человечество становится реальной геологической силой, во многом подтверждается фактом поступления в окружающую среду большого количества химических веществ. Техногенное загрязнение проявляется на различных уровнях — от локального до глобального — и представляет опасность для живых организмов [16].

Анализ химического состава почв имеет большое значение в разработке программ оптимизации природопользования. Общеизвестна биологическая значимость микроэлементов, которые играют важную роль в процессах роста и развития растений; необходим контроль над содержанием микроэлементов в почвах и обеспечение их оптимального содержания [135, 182]. Анализ микроэлементного состава почв на фоновых и техногенно трансформированных участках позволяет оценить интенсивность ее загрязнения. Характеристика территориальных и профильных закономерностей распределения. ТМ в почвах, определение особенностей их миграции и аккумуляции являются основой для оценки фоновой геохимической структуры и устойчивости ландшафтов к загрязнению. Кроме того, химический состав почв отражает характер литологического строения территории и особенности техногенного и биологического круговорота веществ. Все эти аспекты определяют большое научное и практическое значение исследования химического состава почв [162].

Геохимическая оценка состояния природной среды базируется на данных специализированных эколого-геохимических исследований, направленных на выявление источников загрязнения, путей миграции загрязняющих веществ и территорий, на которых концентрации становятся опасными для живых организмов [69]. При этом важнейшую роль играет эколого-геохимическое картографирование. Серии тематических карт, отображающих геохимические параметры окружающей среды, в настоящее время созданы для многих территорий [96, 176].

Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека. Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять-таки попадают в организм человека. В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях [83, 147].

Цель исследований — изучить современное состояние депо тяжелых металлов в основных ландшафтных единицах черноземной зоны и их перераспределение в системе почва-вода-растение, выявить и обосновать площади пашни для получения экологически безопасной зерновой продукции.

Задачи исследований:

-выявить влияние эрозионных процессов на состояние депо тяжелых металлов в почве и растениях;

-определить влияние удобрений на содержание тяжелых металлов в растениях;

-определить район распространения площадей пашни, пригодной для получения экологически безопасной продукции.

Практическая значимость. Результаты исследований служат основанием для определения площадей пашни с низким содержанием тяжелых металлов с целью организации производства экологически безопасной сельскохозяйственной продукции.

Использование предложений в ООО Фирма «Иловля» Красноармейского района (на черноземах южных) в 2007-2008 годах позволило на эродированных почвах получить зерно озимой и яровой пшеницы с содержанием тяжелых металлов в среднем на 43% ниже, чем на неэродированных.

Основные положения, выносимые на защиту:

-уровень содержания тяжелых металлов в почве определяется генезисом почвы, ландшафтными и агроландшафтными особенностями территории;

-гумус усиливает аккумуляцию тяжелых металлов в почве;

-эрозионные процессы снижают содержание тяжелых металлов^ почве и перераспределяют их по элементам агроландшафта;

-удобрения, за счет более высокого уровня выноса растениями тяжелых металлов, приводят к снижению содержания последних в почве;

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Интенсификация, ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (Курск, 2008 г.), всероссийской научной конференции «Агрохимия и экология: история и современность» (Нижний Новгород 2008. г.), на научно-практических конференциях преподавателей и аспирантов ФГО ВПО "Саратовский государственный аграрный университет" им. Н.И. Вавилова (Саратов, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.), научно-практической конференции ГНУ НИИСХ Юго-Востока РАСХН «Зональные особенности научного обеспечения сельскохозяйственного производства Юго-Востока России» (Саратов, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных статей, в том числе 2 - в реферируемых журналах по списку ВАК. ч

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Деревягин, Сергей Сергеевич

Выводы.

1. Геолого-геоморфологические и эколого-географические условия черноземной степи Саратовской области определяют уровень дифференциации тяжелых металлов в почве. Малорастворимые соединения цинка и меди, подвижные соединения цинка активнее накапливаются в пахотном слое почв Окско-Донской равнины. Растворимые формы Си, Cd, Ni, Pb, Hg и As, малорастворимые соединения Hg и As преобладают в пахотном слое южных черноземов Приволжской возвышенности. Обыкновенный; чернозем Приволжской возвышенности имеет повышенное содержание малорастворимых соединений никеля и свинца- и среднее значение по остальным ингредиентам.

3. Рельеф оказывает значительное влияние на распределение ТМ и фтора в пределах ландшафта. На водораздельных участках в относительно высоких концентрациях остаются: фтор, медь, цинк, кадмий, а ртуть, и свинец мигрируют с эрозионными стоками. На склоновых почвах сосредотачивается в основном ртуть, в меньшей степени — свинец. В почве ложбин содержание подвижных соединений тяжелых металлов минимальное.

4. Установлена высокая взаимосвязь между содержанием в почве гумуса и тяжелых металлов различной формы растворимости. На целине и под пологом леса содержание ТМ в верхнем горизонте было соответственно на 10,7 и 6,7% выше, чем в обрабатываемом слое пашни. Целина и лесная полоса являются фитогеохимическими барьерами на пути миграции тяжелых металлов. В рамках водораздельной территории концентрация тяжелых металлов уменьшается по следующей схеме: водораздел - склон ложбины — ложбина, а по элементам агроландшафта: донные отложения прудов — почва - донные отложения р. Медведица.

5. На распаханных почвах большое влияние на содержание тяжелых металлов оказывают процессы водной эрозии. Снижение содержания ТМ в среднесмытых и сильносмытых почвенных аналогах, по сравнению с несмытыми, достигает соответственно: малорастворимых на 3,1-50,9%, растворимых на 35,8-60,3%. Наиболее интенсивно с эрозионными потоками в гидрографическую сеть мигрируют тяжелые металлы растворимых форм. Вследствие активности эрозионных процессов происходит очищение корнеобитаемых горизонтов почв от тяжелых металлов.

6. Установлена тесная связь между содержанием в почве и зерне тяжелых металлов. Максимальное поглощение ТМ растениями из почвы отмечается на южных черноземах Приволжской возвышенности. Вынос тяжелых металлов зерновой частью растений на южных черноземах был соответственно на 28;8% и 43,1% выше, чем на черноземах обыкновенных Приволжской возвышенности и Окско-Донской равнины.

7. Растения различного генотипа обладают избирательной поглотительной способностью в отношении тяжелых металлов. Максимальная концентрация ТМ отмечается в растениях пропашной группы (подсолнечник, кукуруза). Средневзвешенное содержание ТМ в растениях пропашной группы, было на 39,5% выше, чем в зерновых, и на 6,9% выше, чем в бобовых. Пропашные в больших количествах, чем зерновые и бобовые ассимилируют медь, цинк, кадмий и фтор. Однако свинец, никель и хром в больших количествах накапливают бобовые культуры.

8. Удобрения способствуют интенсификации процесса поглощения тяжелых металлов из почвы. В среднем по удобренным вариантам суммарная концентрация ТМ на единицу продукции была на 7,2% выше, чем на неудобренных. Наиболее высокая' концентрация в зерне отмечается на вариантах с внесением минеральных удобрений (3,36 мг/кг), а в соломе (2,05 мг/кг) на варианте с внесением органических удобрений. Зерно, полученное на удобренных вариантах, содержало на 24,2% меди, 26,4%, цинка, 6% свинца, в 2,7 раза кадмия, в 1,6 раза никеля, в 2,3 раза хрома и фтора — на 19% больше, чем на неудобренном контроле. Соломистая часть растений на удобренных вариантах более интенсивно накапливала медь (на 16,7%), цинк (на 12,6%), свинец (на 41,4%), кадмий (на 14,8%).

9. На смытых разностях почв, по сравнению с несмытыми, падение уровня урожайности возделываемых в опыте культур достигло для озимой пшеницы 44,3%, яровой пшеницы - 51,8%, подсолнечника — 34,3%, а содержание тяжелых металлов в зерновой части соответственно снизилось на 36,5-62,5-27,2%. С учетом снижения содержания в товарной продукции тяжелых металлов эколого-экономический эффект производства подсолнечника на среднесмытых почвах достиг 1,57 тыс. руб./га., озимой пшеницы - 0,9 тыс. руб./га, а яровой пшеницы — 0,66 тыс. руб./га.

Предложения производству

На основании проведенных исследований производству рекомендуется: -хозяйствам всех форм собственности, имеющим в структуре земельных угодий эродированную пашню с пониженным содержанием тяжелых металлов, использовать ее для производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции;

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Деревягин, Сергей Сергеевич, Саратов

1. Агроэкология. Методология, технология, экономика. / Под ред. В.А. Черникова, И.Г. Грингофа, В.Т. Емцева. — М.: Колос, 2004. — 400 с.

2. Аконов, Э.И. О круговороте тяжелых металлов в биосфере / Э.И. Аконов, O.JI. Ивашевская, В.П. Корженко // Биохимические циклы в биосфере. — М.: Наука, 1976.-С. 272-284.

3. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев. М., 1992.-200 с.

4. Алексеенко, В.А. Цинк и кадмий в окружающей среде / В.А. Алексеенко,Л.В. Алещук, Л.Е. Безналько. — М: Наука, 1992. — 197 с.

5. АликаевВ.А. Зоогигиена / В.А. Аликаев. — М.: Колос, 1970. — С. 41-48.

6. Андриевская, Л.П. Накопление тяжелых металлов в агроландшафтах Нижнего Поволжья / Л.П. Андриевская // Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства. — Мат. междунар. научно-практ. конф. — Волгоград, ВГСХА, 2004. С. 107-109.

7. Андреюк Е.И. Почвенные микроорганизмы и интенсивное землепользование./ Е.И.Андреюк, Г.А Путинская, А.Н Дульгеров. — Киев: Наукова думка, 1988. — 192с.

8. Анцифирова Е.Ю. Эколого-агрохимическая оценка осадков сточных вод, используемых в качестве удобрения/Е.Ю.Анцифирова—М.:МГУ, 2003 — С.29.

9. Бахнов В. К. Содержание микроэлементов меди и марганца в торфяных почвах Барабинской низменности./ В.К.Бахнов. // Микроэлементы в почвах, растительности и водах южной части Западной Сибири. — Новосибирск, 1971.-С. 17-27.

10. Беус А. А. Геохимия литосферы. / А.А.Беус. — М., 1972. 296 с.

11. Беус А. А. Геохимия окружающей среды / А. А.Беус, JI. И.Грабовская, Н.В.Тихонова. М., 1976. - 248 с.

12. Бойченко Е.А. Соединения металлов в эволюции растений-в биосфере. / Е.А. Бойченко // Изв. АН СССР. Сер. биол. 1976. - № 3. - С. 378-385.

13. БородинК.Г. Конкурентоспособность российского рынка, экологически чистой продукции: возможности и препятствия / К.Г. Бородин // Экономика селькохозяйственных и перерабатывающих предприятий. — 2008. — № 7. — С. 83-87.

14. Вернадский В. И. Химические элементы, их классификация и формы их нахождения в земной коре./ В.И.Вернадский — Избр. соч. Т. 1. - М., 1954. — С. 32-60.

15. Вернадский В. И. Труды по биогеохимии и биохимии почв./ В.И.Вернадский. М.: Наука, 1992. - 437 с.

16. Вильяме В.Р. Собрание сочинений. /В.Р. Вильяме. — Гос. изд-во с.-х. литературы, 1951. Т.7 - С. 29,315.

17. Виноградов А. П. Основные закономерности в распределении микроэлементов между растениями* и средой / А.П. Виноградов // Микроэлементы в жизни растений и животных. М., 1952. — С. 7-20.

18. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах. /

19. A.П.Виноградов. М.: Издательство АН СССР, 1957. - 238 с.21 .Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры. / А.П. Виноградов // Геохимия. 1962.-№7.-С. 555-571.

20. Витковская С.Е. Распределение тяжелых металлов в системе компост из твердых бытовых отходов-раствор в зависимости от кислотности экстрагента / С.Е. Витковская, В.Ф: Дричко // Агрохимия. 2008. - № 3. - С. 77-84.

21. Володин В.М. Регулирование гумусного состояния черноземных почв /

22. B.М. Володин, В.Ф. Юринская, Н.П. Масютенко // Проблема гумуса в земледелии и использование органических удобрений. Владимир, 1987. —1. C.67-69.

23. Гармаш, Г.А. Влияние тяжелых металлов, вносимых в почву с осадками сточных вод на урожайность пшеницы и качество продукции / Г.А. Гармаш; Н.Ю. Гармаш // Агрохимия. 1987. - №5. - С. 40-47.

24. Герасименко В.П. Оценка весеннего поверхностного стока с пахотных земель / В.П. Герасименко //Почвоведение. 1993. -N5. - С. 54-91.26: Глазовская М:А. Принципы классификации почв мира. / М.А. Глазовская // Почвоведение: -1966. № 8. - С. 1-22.

25. Глазовская М.'А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высшая школа, 1988. - 328 с.

26. Глазовская М.А: Методологические основы оценки эколого-энергетической устойчивости почв к техногенным воздействиям. — М.: Изд-во МГУ, 1997.-102 с.

27. ГН 2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.: 2006.

28. Голъдшмидт В.М. Принципы распределения химических элементов в минералах и горных породах. / В.М. Гольдшмидт // Сб. статей по геохимии редких металлов. М-Л: ГОНТИ НКТП СССР, 1938. - С.215-242.

29. Горбунов Н. И. Минералогия и коллоидная химия почв./ Н.И1 Горбунов. — М., 1974.314 с.

30. Горбунов Н. И. Минералогия и физическая химия почв. / Н.И. Горбунов — М., 1978.293 с.

31. Горчаковский П.Л. Тенденция антропогенных изменений растительного покрова земли / П.Л. Горчаковский // Ботанический журнал. — 1979. — Т. 64. — № 12.-С. 197-214.117

32. Громова B.C. Миграция и накопление Cs и ТМ в почве и растениях в условиях* расчлененного рельефа / В.С.Громова, М.И. Лунёв // Плодородие. -2007. — №4. — С.38-40.

33. ЪЪ.Губин А.Н. Кадмий в системе: торфяная низинная почва — растение / А.Н:Губин, М.А. Ефремова // Плодородие. 2007. - №2. - С.35-36.

34. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды / Перевод с английского Н.С. Гельиан. М.: 1979. - 200 с.

35. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. / ЕА Дмитриев. М.: Изд-во Моск. Ун-та., 1972. - 292 с.41 .Добровольский Г. В. Охрана почв / Г. В.Добровольский, JL А. Гришина — М.: МГУ, 1985.

36. Добровольский Г.В. Функция почв в биосфере и экосистемах. / Г.В. Добровольский, Е.Д.Никитин М.: Наука, 1990. - 270 с.

37. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная-роль почвы / В.В. Добровольский // Почвоведение . 1997. - №4. - С. 43-441.

38. Добровольский В.В. Высокодисперсные частицы почв как фактор массопереноса тяжелых металлов в биосфере / В.В. Добровольский // Почвоведение. 1999.-№ 11.-С. 1309-1317.

39. Докучаев В.В. Русский чернозем: Отчет Вольного экономического общества / В.В. Докучаев. изд. М.: Сельхозгиз, 1952.

40. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований)./ Б.А. Доспехов. — М.: «Колос», 1979. -336 с.

41. Евдокимова, Г.А. Действие меди и никеля на биологические процессы в подзолистой почве / Г.А. Евдокимова // Тез. докл. 8 Всес. съезда почвовед. — Новосибирск, 1989. кн. 2. - С. 2841

42. Ермоленко Н.Ф. Микроэлементы и коллоиды почв. / Н.Ф.Ермоленко — Минск: Наука и техника, 1966. 321 с.

43. Ефимов В.Н. Цинк в системе:' торфяная низинная почва-растение при известковании. / В.Н.Ефимов, А.Л.Уткин, М.А. Ефремова // Плодородие., — 2005.-№6.-С. 27-28.

44. Жариков Ю.Г. Земельное праве России. / Ю.Т.Жариков.- — М.: «КНОРУС», 2007. С. 8-12, 277-298.

45. Заика В.В. Агроэкологическая эффективность почвозащитных технологий возделывания ячменя на склоновых землях северной лесостепи УССР: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. / В.В.Заика. — Киев, 1982. —23с.

46. Закруткин, В.Е. Особенности распределения свинца в- агроландшафтах Ростовской области / В.Е. Закруткин, Р.П. Шкафенко // В сб.: Тяжелые металлы в окружающей среде. — Пущино, 1996. — С. 47-48.

47. Зарудпев Ю.И'. Содержание тяжелых металлов в почве и растениях при внесении дефеката / Ю.И. Заруднев // Плодородие. — 2006. — № 4. — С. 2-3.

48. Заславский М.Н. Эрозия почв.7 М.Н.Заславский. — М.: Мысль, 1979: — С. 17-182.

49. Заславский М.Н Карта- эрозионного индекса дождевых осадков Европейской, территории СССР и Кавказа / М.Н. Заславский, Г.А.Ларионов,4 А.Г. Докудавская //Эрозия почв и русловые процессы. — М.,1981 — Вып.8. — С. 17-29.

50. Заславский М.Н. Допустимые нормы водной эрозии или обязательные нормы наращивания плодородия почв / М.Н. Заславский // Почвоведение. — 1983. —Nil. — С.91-100.

51. Заславский М.И. Эрозиоведение. Основы противоэрозионного земледелия: Учеб. для геогр. и почв. спец. вузов. /М.И.Заславский. — М.: Высшая школа, 1987. — 376 с.

52. Зборищук Ю. Н. Среднее содержание В, Mn, Со, Си, Zn,Mo и J в почвах европейской части СССР / Ю. Н.Зборищук, Н. Г. Зырин // Агрохимия, 1974. — № 3. С. 88-94.

53. Иванов Прогнозирование водной эрозии / В.Д. Иванов? //Почвоведение.- 1985.- N12. С.87-97.

54. Иванов П.К. Плоскорезная система обработки почвы на Юго-Востоке. П1К. Иванов. — Саратов: Приволж. кн.изд-во,1976. — 80с.

55. Ивлев A.M.Биогеохимия / A.M. Ивлев—М.: Высшая школа, 1986; — 128 с.

56. Ильин В. Б. Относительные показатели загрязнения? в системе почва-растение/ВЖ.Ильин, М:Д.Степанова // Почвоведение-1979:—№ 11.-С. 61-67.

57. Ильин, В.Б. Поступление тяжелых металлов- в растения при повышенном содержании в почве / В.Б. Ильин, Г.А. Гармаш // Извест. СО АИ СССР. Сер. Биология. 1981. - Вып. 10. - С. 49-56.

58. Ильин, В.Б. К вопросу о разработке ПДК тяжелых металлов в почвах / В.Б. Ильин//Агрохимия. 1985.-№11.-С. 94-101.

59. Ильин, В.Б. О нормировании тяжелых металлов в почве /В.Б. Ильин?; //Почвоведение. 1987. - №9. - С. 90-98.

60. Ильин, ЯЯ Тяжелые металлы в почвах Западной Сибири / В.Б. Ильин // Почвоведение. 1987. - №11. - С. 87-94.

61. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растения. / В.Б.Ильин. — Новосибирск: Наука, 1991.-151 с.

62. Ильин В.Б. Оценка существующих нормативов содержания тяжелых металлов в почве / В.Б. Ильин // Агрохимия. — 2000. № 9. — С. 74-79.

63. Каббата-Пендис А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Каббата-Пендис, X. Пендис. -М.: Мир, 1989. - 439 с.

64. Канунникова Н. Ф. Исследование сорбции марганца, кобальта и меди почвами Дальнего Востока.— Автореф; канд. дис. Владивосток, 1971. — 19 с.

65. Качинский И.А. Физика почвы. / Н.А.Качинский. — М.: Высшая школа, 1965.-323 с.

66. Каштанов A.Hi Основы, ландшафтно-экологического земледелия. / А.Н.Каштанов, Ф.Н. Лисецкий, Г.И.Швебс. -М.: Колос, 1994. 127 с.

67. Каштанов А.Н. Агроэкология' почв склонов / А.Н.Каштанов, В.Е. Явтушенко. — М.: Колос, 1997. -С. 47-57.

68. КиричковаИ.В. Влияние видового состава и продолжительности жизни использования многолетних трав на содержание тяжелых металлов, / И.В. Киричкова,С.А.Калмыков,Е.А.Литвинов/ТВестник СГАУ.-2008—№3.-С.25-30

69. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. /В.И. Кирюшин. — М.:1. Колос, 1996.-235 с.t

70. Клкментъев А.И. Почвенно-экологические основы степного землепользования./ А.И. Климентьев. — Екатеринбург, 1997. — С.147-166.

71. Ковалевский A.JI. Биогеохимические методы поиска рудных месторождений. / А.Л. Ковалевский. — М.: 1974.

72. Ковальский В. В. Микроэлементы в почвах СССР. / В.В.Ковальский, Г. А.Андрианова— М., 1970. 179 с.

73. Ковальский В. В. Геохимическая экология. / В.В. Ковальский. — М.: Наука, 1974.-289 с.

74. Ковда В.А. Советское почвоведение на службе с.-х. СССР / В.А. Ковда. — Пущино, 1981.-46с.

75. Коломийцева М.Г. Содержание и соотношение некоторых микроэлементов (йода, фтора, меди и кобальта) во внешней среде и тканях человека в районах зобной эндемии (по материалам Алтайского края). Автореф. докт. дис. / М.Г. Коломийцева. — М., 1961.-21 с.

76. Коломитцева Д. Металлы жизни/Д.Коломитцева. — М: Мир, 1975. — 240 с.

77. Кононова М.М. Органическое вещество почв. / М.М. Кононова. — М.: Наука, 1963.-314 с.

78. Костычев П.А. Почвы черноземной области России их происхождение состав и свойства. Избранные труды. / П.А.Костычев. — М.: Изд-во АН СССР, 1951.-С. 141-168.

79. Котлярова О.Г. Почвозащитная система в интенсивном земледелии Центрально-черноземной зоны. О.Г. Котлярова. — Воронеж: «Центр.-Чернозем. изд-во», 1990. — С.31-35.

80. Кудеяров В.Н. Экологические' проблемы применения удобрений. /

81. B.Н.Кудеяров, В.Н.Башкин, А.Ю:Кудеярова, А.И.Бочкарев — М.: Наука, 1984.-37с.

82. Кузнецов И.П. Тяжелые металлы в почвах Рязанской области / И.П. Кузнецов, Т.К. Никушенко, Ю.А. Можайский // Химия в сельском хозяйстве -1995.-№5. -С. 22-25.

83. Кузнецов М. С. Эрозия и охрана почв. / М.С.Кузнецов, Г.П Глазунов. — М.: МГУ, 1996.-335 с.

84. Лукашев К.И. Химические элементы в почвах. / К.И.Лукашев, Н.Н. Петухова. — Минск: Наука и техника, 1970. 233 с.

85. Лукин С.В. Производство экологически безопасной сельхозпродукции /

86. C.В. Лукин // АПК: экономика, управление. 2007. - № 5. - С. 27-29.

87. Макаров В.З. Эколого-геоморфологическое картографирование городов. / В.З.Макаров, Б.А.Новаковский, А.Н.Чумаченко. — М.: Научный мир, 2002. — 196 с.

88. Маркс К. Капитал. Критика политической экономии. — Т.З. / К.Маркс. — Л.: Гос. изд. Полит. Литературы, 1949: — С. 627-795.98 .Медведев И.Ф. Изменение плодородия обыкновенных и южных черноземов под влиянием эрозии и агротехнических приемов / И.Ф.

89. Медведев // Пути интенсификации использования земель в Поволжье. — Саратов, 1981. С.27-34.

90. Медведев И. Ф. Почвенный покров Саратовской области и его состояние / И.Ф. Медведев, С.Н. Быстрова // Рациональное использование почв Саратовской области — Саратов: НИИСХ Юго-Востока, 1987. С. 4-18.

91. Медведев И.Ф. Эрозионные процессы на пашне Приволжской возвышенности / И.Ф. Медведев, А.И. Шабаев // Почвоведение 1991. — N11. — С161-69.

92. Методические и организационные основы проведения агроэкологического мониторинга в интенсивном земледелии (на базе Географической сети опытов). / Под общ. ред. Н.З. Милащенко и Ш.И. Литвака. М. - 1992. - 536 с.

93. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов (Си, Pb, Zn, Ni, Cd) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. РД 52.18.191-89.

94. Методика выполнения измерений-валового содержания меди, кадмия, цинка, свинца, никеля и марганца в почвах, донных отложениях и осадкахсточных вод методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. ПНДФ 16.1:2.2:2.3.36-2002.

95. Микроорганизмы и охрана почв. / Под ред. Д.Г. Звягинцева. — М.: «МГУ», 1991-С. 3-24.

96. Минеев В.Г Агрохимия и биосфера./В.Г.Минеев—М.: «Колос», 1984 — 245с.

97. Научные основы мониторинга земель Российской- Федерации. / Под общ. ред. А.Н. Каштанова. М.: 1992. - 176 с.

98. Нечаев В. Будущее за адаптивно-ландшафтной системой земледелия // Экономика сельского хозяйства России. / В. Нечаев. — 2007—№ 1-2. — С. 18-19.

99. Николаев В.А. Основы учения об агроландшафтах / В.А. Николаев //Агроландшафтные исследования. — М., 1992 56 с.

100. Обзор загрязнения окружающей природной среды в Российской Федерации за 1998 г. М.: Росгидромет, 1999. — 184 с.

101. Г13. Общесоюзная инструкция по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования. — М.: 1973. — С. 93.

102. Одум Ю. Основы экологии./ Ю. Одум М., 1975. - 740 с.

103. Опарин А. И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. / А.И. Опарин -М., 1968. 171 с.

104. Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере / Д.С. Орлов // Соросовский Образовательный журнал. 1997. — № 2. — С. 56-63.

105. Орлов Д.С. Образование гуматов кобальта, никеля, меди и цинка / Д.С.Орлов, Н.В.Нестеренко // Научные доклады высш.шк. Биол.науки. — 1960. -№3.- С. 62-66.

106. Отчёт. Эколого-геохимическое обследование состояния территорий с интенсивной антропогенной нагрузкой. Саратов, 2007. - 107 с.

107. Отчет ЮжНИИгипрозем. Саратов, 1975. — 56 с.

108. Ойен Р. Коммерческий потенциал экологически чистого сельскохозяйственного производства в России- / Р. Ойен // Экологическоесельское хозяйство: зарубежный опыт и новые перспективы для России. Первая международная конференция. — М.: 2004. — С. 16-20.

109. О состоянии и об охране окружающей среды Саратовской области в2005 году. Саратов, 2006. - 250 с.

110. О состоянии и об охране окружающей среды Саратовской области в2006 году. Саратов, 2007. - 283 с.

111. О состоянии и об охране окружающей среды Саратовской области в2007 году. Саратов, 2008. - 290 с.

112. Панин М.С. Аккумуляция тяжелых металлов растениями Семипалатинского полигона / М.С. Панин. — Семипалатинск, 1999. 308 с.

113. ПДК • химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания по1 показателям вредности.— М., Госкомприрода СССР, № 022333 от 10.12.90.

114. Перелъман А. И. Геохимия элементов в зоне' гипергенеза./ А.И; Перельман. М., 1972. - С. 287.

115. Перелъман А.И. Геохимия ландшафта. / А.ИЛерельман. — М.: Высшая школа, 1975. — 342 с.

116. Перфильев С.Е. Перспективы космического агропромышленного мониторинга. / Е.С. Перфильев // Аграрная наука. — 2007. № 10. - С. 9-11.

117. Плеханова И.О. Содержание тяжелых металлов в почвах парков г. Москвы / Плеханова И.О // Почвоведение. 2000. - №6. - С.754-759.

118. Полынов Б.Б. Избранные труды. / Б.Б.Полынов. — М.: Изд. АН СССР, 1956.-С. 103-255.

119. Попов Г.Н. Агрохимия микроэлементов в степном Поволжье. / Г.Н. Попов Саратов, 1984. - 184 с.

120. Прижуков Ф.Б. Агрономические аспекты альтернативного земледелия / Ф.Б. Прижуков М.: ВНИИТЭМИагропром,1989. - 50 с.

121. Пронько В.В. Современное состояние плодородия почв Саратовской области / В.В. Пронько //Агрохимия. 2003. - №4. - С. 5-13.

122. Пронъко В.В. Изменения плодородия черноземных почв Поволжья и роль минеральных удобрений в повышении их продуктивности / В.В. Пронько, Д.Ю.Журавлев, Н.Ф. Климова // Вестник Саратовского ГАУ им. Н.И.Вавилова. — Саратов. — Спецвыпуск. — 2007. — С.77-79.

123. Протасова Н.А. Почвенно-геохимическое районирование Воронежской области / Н.А. Протасова, М.Т. Копаева // Почвоведение. — 1995.-№4.-С. 446-453.

124. Протасова Н.А. Микроэлементы (Cr, V, Ni, Mn, Zn, Си, Со, Ti, Zr, Ga, Be, Sr, Ba, В, I, Mo) в черноземах и серых лесных почвах Центрального Черноземья / Н.А.Протасова, А.П.Щербаков. Воронеж: Воронеж, гос. ун-т, 2003.-368 с.

125. Ратников А.Н Урожай ячменя и биологическая активность почвы при загрязнении ТМ / А.Н Ратников, T.JI Жигарева, Д.Г Свириденко, Г.И Попова, К.В Петров // Плодородие. 2005. - № 4. - С. 15-16.

126. Ратников А.Н. Влияние Cd, Zn, Си на продуктивность зерновых культур и биоактивность почвы / А.Н.Ратников, Д.Г.Свириденко, T.JI. Жигарева // Плодородие. 2007.- №3. - С. 39-40.

127. Роде А. А. Система методов исследования в почвоведении. / А.А.Роде. — Новосибирск, 1971. — 92с.

128. Рэссель Э.Дж. Почвенные условия и рост растений. /Под ред. В.П. Кочеткова. — Ленинград, 1931. — С. 83-93.

129. Рэуце К. Борьба с загрязнением почвы. / К.Рэуце, С.Кырстя / Под ред. В.К. Штефана. М., 1986. - 221 с.

130. СанПиН 42-123-4089-86 «ПДК тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах» — М., 1986.

131. Сатаров Г.А. Плодородие черноземов и эффективность удобрений в Поволжье. / Г.А. Сатаров. М.: Изд-во МГУ, 1999. - 176 с.

132. Свет Ю.Е. Геохимия окружающей среды. / Ю.Е.Свет, Б.А.Ревич, Е.П.Янин -М.: Недра, 1990. 335 с.

133. Светличный А. А. Оценка противоэрозионной эффективности почвозащитных мероприятий / А.А. Светличный, Г.И. Швебс // Почвоведение. 1984. - N7. - С. 114-121.

134. Селезнева Е.М. Влияние кадмия на некоторые морфофизиологические и биохимические показатели ячменя / Е.М.Селезнева, Л.И.Гончарова, Н.В.Белова // Агрохимия. 2008. - № 4. - С. 82-86.

135. Сепов М. Особенности накопления тяжелых металлов в организме человека / М.Сепов // Охрана труда и техника безопасности в сельском хозяйстве. 2004. - № 3. - С. 43-48.

136. Сергеев М.Г. Экология антропогенных ландшафтов. Учебное пособие. / М.Г. Сергеев Новосибирск: Изд-во Новосиб. Ун-та, 1997. — 335с.

137. Скипин JI.H. Загрязнение кадмием и свинцом, почв в зоне автомагистрали / Л.Н.Скипин, Ваймер А.А., Ю.А.Квашнина, И.К. Судакова // Плодородие. 2007 -№3. - С. 18-21.

138. Соболев С. С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними. / С.С. Соболев. М.: Изд-во АН СССР, 1960.-248 с.

139. Солнцев В.Н. Системная организация ландшафтов. / В.Н.Солнцев. М.: Мысль, 1981.-239 с.

140. Сороко О.Л. Сельское хозяйство в странах Евросоюза / О.Л.Сороко, Н.П.Жук // Аграрная наука. — №1. С. 26-32.

141. Сочава Б.Б. Введение в учение о геосистемах. / Б.Б. Сочава. — Новосибирск: Наука, 1978. — 319 с.

142. Суюндуков Я.Т. Тяжелые металлы в почвенно-растительном покрове Башкирского Зауралья в условиях техногенеза / Я.Т.Суюндуков, А.Ю.Кулагин, Ю.А.Шагиева, Д.Ф.Мансурова // Аграрная Россия. — 2007. — № 5.-С. 50-52.

143. Сус Н.И. Эрозия почв и борьба с ней. / Н.И. Сус — М.: Сельхозгиз, 1949. -350 с.

144. Сурмач Г.П. Выбор обеспеченности стока для расчетов смыва в целях построения! комплекса противоэрозионных мероприятий / Г.П' Сурмач // Науч.-техн. бюл. по пробл."Защита почв от эрозии" ВНИИ защиты почв от эрозии. 1979. -Вып.2(21): - С.73-81.

145. Сурмач Г.П. Распределение поверхностного стока в лесостепных и степных районах Европейской части РСФСР / Г.П. Сурмач // Земледелие. — 1985-N1. С.22-25.

146. Тулайков Н.М. Залежь и травяной пласт как элемент севооборота. / Н.М. Тулайков // Избранныеые труды. М. — 2000 - С. 318-347.

147. Усов Н.И. Почвы Саратовской области.Ч.1 и 2. / Н.И. Усов — Саратов: Облгиз, 1948.-288 с.

148. Фисинин В.И. Развитие приоритетного национального проэкта «Развитие АПК» и обеспечение экологической безопасности в условиях техногенеза / В.И. Фисинин //Агробизнес-Россия. — 2008. № 1. С. 9-12.

149. Формы нахождения тяжёлых металлов в почвах города Саратова и природоохранные решения. Саратов: Научная книга, 2001. — 56 с.

150. Химическое загрязнение почв и их охрана: словарь-справочник / Д.С. Орлов, М.С. Малинина, Г.В. Мотузова и др. М.: Агропромиздат, 1991. 303 с.

151. Ходу с А. Гарантия экологического качества / А. Ходу с // Агробизнес-Россия. 2008. - № 3. С. 20-21.

152. Черных Н.А. Экотоксикологические аспекты загрязнения почв тяжелыми металлами / Н.А. Черных, Н.Э. Милащенко, В.Ф. Ладонин. — Пущино, 2001.- 148с.

153. Чжоу Дунсин Накопление тяжелых металлов в растениях при удобрении ОСВ и компостом. / Дунсин Чжоу, А.И.Еськов, В.А.Касатиков, Н.П.Раскатов, В. А.Шабардина // Плодородие. 2006. - № 6. - С. 25-26.

154. Чибилев А. А. Ландшафтно-экологические последствия освоения целины в Заволжье и Казахстане / А.А.Чибилев, С.В.Левыкин // Научн.практ. Конф. «40-летие освоения целины»: Тез. Докл. — Оренбург: Изд-во ВНИМС, 1994. С. 52-54.

155. Чуб М.П. Оптимизация минерального питания культур и система удобрений в севооборотах на черноземах и темно-каштановых почвах засушливого Поволжья: Дис.на соис.уч.ст.д-ра с.-х. наук. / М.П. Чуб. — Саратов, 1976.-481 с.

156. Чуб М.П. Черноземные почвы Поволжья, их распространение, состав и использование (на примере Саратовской области) / М.П. Чуб, И.Ф. Медведев, Э.С. Гюрова // Плодородие черноземов России. Под.ред. Н.З. Милащенко — М.: Агроконсалт, 1998 С. 509-553.

157. Цыганков А.С. Влияние экологических условий на качество сельскохозяйственной продукции. / А.С.Цыганков // Аграрная Россия. — 2008. -С. 10-11.

158. Цыгуткин А.С. О «тяжелых металлах» в терминологии агрохимии. / А.С. Цыгуткин, Ю.И. Ермохин // Плодородие. 2007. - №2. - С.36.

159. Шабаев А.И. Почвозащитное земледелие. / А.И. Шабаев — Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1985. С.48-53.

160. Шабаев А.И. Особенности разработки систем земледелия на ландшафтной основе для черноземной степи Саратовской области / А.И. Шабаев, И.Ф. Медведев // Докл. Науч.-практич. конф. "Проблемы ландшафтного земледелия. — Курск, 1997. — С.97-107.

161. Шафронов Щ.Д. Тяжелые металлы в. почвах реперных участков Нижегородской области. / Щ.Д. Шафронов, В.Н. Полухин // Плодородие. -2007.-№7.-С. 7-9.

162. Шаркова С.Ю. Воздействие ТМ на почвенную микрофлору. / С.Ю. Шаркова, Е.В. Надежкина // Плодородие. — 2007. — №4. — С.40.

163. Шевцова JI.K. Влияние длительного применения удобрений • на органическое вещество и соединения азота в почвах разного типа / JI.K. Шевцова Д.М. Сизова // Удобрение и плодородие почв. — 1974. — Вып.2. — С.20-58.

164. Юскаева Г.И. Экологические аспекты возделывания яровой пшеницы на техногенно загрязненных почвах лесостепи Среднего Поволжья. Авт. дисс. на соиск. к.с.-х.н. / Г.И.Юскаева. Саратов, 2004. - 19 с.

165. Явтушенко В.Е. Запасы питательных веществ и потери их из черноземных почв под влиянием водной эрозии / В.Е. Явтушенко // Науч. тр. Курской гос. опыт. ст. 1967. - Т.1. - С. 137-147.

166. Явтушенко В.Е. Экономические аспекты применения удобрений на склоновых почвах / В.Е. Явтушенко // Тр. ВИУА. — М.,1990. — С.35-40.

167. Якушевская И. В. Микроэлементы в природных ландшафтах. / Якушевская И.В. М. Изд-во МГУ, 1973.- 100 с.

168. Bergmann W. Die Mineralstoffernahrung vob Pflanze und Tier. / W. Bergmann I I Vortrage eibes interbationalen Symposiums. Tagungsberichte. № 85. Berlin, 1966, B. 11—48.

169. Broadbent F.E. Soil organic matter-metal, complexes. Cation-exchange chromatography of copper and calcium complexes / F.E. Broadbent // Soil Sci. 1957. Vol. 84. №2. P. 459-474.

170. Douglas I. Man, vegetation, and'the sediment yield of rivers. / I. Douglas // Nature. 1967. - № 215. - P. 925-928.

171. Forman R.T.T. Landscape ecology. / R.T.T. Forman, M.N. Cordon — Y. John Wiley Sons 1986. 619 p.

172. Free C.R. Soil movement by raindrops / C.R. Free // Agric. Engng. 1952. -№33.-491-494.

173. Hamilton C.L. Terracing for soil and water conservation / C.L. Hamilton I I Farmer s Bull. 1938. -№ 1798. -P:45.

174. Keller Th. Zur Beeinflussung des physiologishen Blattalters von Waldbaumen durch Fluor-Immisionen / Th. Keller // Ibid. 1976. - B: 52. - № 2. -P. 101-158.

175. Knalvann M. Die Abhangigkeint der Iodinsorption von verschiedenen Bodenkomponenten./ M. Knalvann // Atomkernenegic. 1972. - B. 19. — № 4. -B. 329—332.

176. Pickett S. A. Landsape ecology; spatial heterogeneity in ecological systems / S. A. Pickett, M.I. Cadenasso // Science. 1995. - Vol. 269. - P.331-334.

Информация о работе

Деревягин, Сергей Сергеевич
кандидата сельскохозяйственных наук
Саратов, 2009
ВАК 06.01.03

Диссертация

Тяжелые металлы в системе почва-вода-растение на черноземах Саратовской области - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы