Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние длительного применения удобрений на содержание и хозяйственный баланс микроэлементов и тяжелых металлов в системе почва-удобрения-растения

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Носовская, Ирина Ивановна

И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-УДОБРЕНИЯ-РАСТЕНИЯ.

Специальность 06.01.04 - агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

Научные руководители Канд.биол.наук Г.А. Соловьев Канд.биол.наук B.C. Егоров

Москва 2001 г.

СОДЕРЖАНИЕ: ВВЕДЕНИЕ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Тяжелые металлы в почвах.

1.1. Медь.М

1.2. Цинк.

1.3. Кадмий.

1.4. Свинец.

1.5. Никель.

1.6. Хром.22.

2. Антропогенные источники поступления тяжелых металлов в почву.

3. Влияние тяжелых металлов на растения. .2д

4. Баланс тяжелых металлов в системе почва-растение-удобрение.

5. Извлечение доступных форм микроэлементов и тяжелых металлов из почвы.

III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

1. Условия и методика проведения исследований.

1.1. Природные условия района исследований и почвы опытных полей.

1.2. Программа и методы исследования.кк

2. Влияние длительного внесения удобрений на агрохимическую характеристику почвы.

3. Влияние длительного систематического применения удобрений на содержание микроэлементов и тяжелых металлов в почве.

3.1. Содержание подвижных форм меди и цинка в почве.5Ц

3.2. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве.

3.2а. Кадмий.

3.26. Свинец.М

3.2в. Никель.

3.2г. Хром.72.

4. Влияние длительного систематического внесения удобрений на урожай сельскохозяйственных культур.

5. Влияние длительного систематического внесения удобрений на содержание микроэлементов и тяжелых металлов в сельскохозяйственных культурах.

6. Хозяйственный баланс микроэлементов и тяжелых металлов, после 60 лет внесения удобрений, в системе почва - растения — удобрения.

7. Влияние 8-летнего внесения фосфоритной муки различных месторождений на содержание микроэлементов и тяжелых металлов в почве.1, V. ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние длительного применения удобрений на содержание и хозяйственный баланс микроэлементов и тяжелых металлов в системе почва-удобрения-растения"

Химизация земледелия - важнейший фактор интенсивного развития сельскохозяйственного производства. Это подтверждается практикой отечественного и зарубежного земледелия. Д.Н. Прянишников сравнил прирост сельскохозяйственной продукции за счет удобрений с открытием новых земледельческих континентов. Применение удобрений не только создает оптимальные условия питания растений различными макро- и микроэлементами, но и улучшает почвенную среду, ее физико - химические, химические, биологические и другие свойства. Таким образом, без агрохимических средств нельзя поддерживать на должном уровне положительный баланс биогенных элементов в системе почва - растение, нельзя повышать плодородие и продуктивность почв, получать высококачественную продукцию, сбалансированную по химическому составу и содержанию ценных для человека органических веществ.

Однако, в условиях интенсивного применения в сельском хозяйстве удобрений, актуальным становится вопрос об эколого -агрохимической оценке состояния почв и выращенных на них растений. За последние 20-30 лет, активное вмешательство человека в природные циклы ряда элементов привело к дисбалансу между поступлением их на поверхность в зону повышенной биологической активности и оттоком в осадочные отложения. Поэтому, сейчас уделяется большое внимание проблеме загрязнения почв тяжелыми металлами. 4

Большая часть загрязнителей аккумулируется в почвенном покрове и крайне медленно удаляется при выщелачивании, потреблении растительными и животными организмами, эрозии, дефляции. Поскольку почва является основным средством сельскохозяйственного производства, накопление в ней избыточных количеств тяжелых металлов представляет собой крайне нежелательное явление. Почвенная экосистема обладает существенной буферностью по отношению к токсическим элементам. Эта способность переводить их в малоактивную форму тесно связана с такими ее характеристиками, как реакция среды, ЕКО, содержание органического вещества и другими. В сельском хозяйстве в настоящее время активно используется ряд приемов, влияющих на данные характеристики и повышающие устойчивость почв к загрязнению /известкование, внесение органических удобрений, природных и искусственных сорбентов/.

Объективно оценить существующую экологическую обстановку и прогнозировать результаты антропогенной нагрузки на почву в результате систематического применения удобрений позволяют исследования только в условиях длительных стационарных опытов.

Наша задача состоит в изучении возникающей ситуации и в умении противодействовать негативному развитию процесса загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. 5 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Носовская, Ирина Ивановна

V выводы.

Длительное, в течении 60 лет, применение органических и различных форм минеральных удобрений не привело к увеличению содержания ТМ в почве и оно остается существенно ниже ПДК.

Длительное систематическое внесение различных форм минеральных удобрений и навоза не привело к превышению ПДК содержания ТМ в сельскохозяйственных культурах и обеспечивало получение экологически безопасной продукции. При органической системе удобрения с периодическим известкованием для меди и цинка складывается положительный хозяйственный баланс, а при применении минеральной системы удобрения - отрицательный. Отрицательный баланс, при низкой и средней обеспеченности дерново - подзолистых почв медью и цинком, может привести к истощению почвы по этим элементам и их недостаток может стать фактором, ограничивающим продуктивность сельскохозяйственных культур. Исследуемые традиционные виды удобрений не могут быть источником загрязнения почв свинцом, кадмием, никелем и хромом, несмотря на положительный хозяйственный баланс для некоторых ТМ, так как такое ежегодное поступление этих металлов в почву не является существенным. Систематическое, в течение 8 лет, применение фосфоритной муки различных месторождений не привело к существенному изменению запаса подвижных форм изучаемых элементов и содержание этих элементов в почве осталось ниже ПДК. При внесении фосфоритной муки исследуемых месторождений, содержание подвижных форм кадмия в почве выше, чем при внесении двойного суперфосфата.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Носовская, Ирина Ивановна, Москва

1. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. J1.: ВО Агропромиздат, Ленинградское отделение, 1987, -141 с. Анспок П. И. Микроудобрения. Л.: ВО Агропромиздат, 1990, -272с.

2. Анталова С., Моцик А., Пинский Д. Л., Душкина Л. Н. Исследование поведения кадмия в системе почва — растение в полевых экспериментах //Поведение поллютанов в почвах и ландшафтах. Пущино, 1990. - с. 90 - 97.

3. Басманов С. А. Кузнецов А. В. Экологическое нормирование применения удобрений в современном земледелии. Вестн. с/х наук. №9, 1990.

4. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеяных элементов в почвах. М.: Изд. АН СССР, 1950. с. 152 - 159, 194 - 221. Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеяных элементов в почвах. М.: Изд. АН СССР, 1957, с. 237.

5. Головина J1. П., Лысенко М. Н., Барнаш Э. С., Котвицкий Б. В. Биологический круговорот микроэлементов под сельскохозяйственными культурами на дерново — подзолистых почвах в Полесье УССР. Химия в сельском хозяйстве, 1984, т. 22, № 2, с. 20 -24.

6. Горбатов В. С. Трансформация соединений и состояние цинка, свинца и кадмия в почвах. Автореф. дис. канд. биол. Наук. -Москва: МГУ, 1983,24 с.

7. Горбатов В. С., Зырин Н. Г. Адсорбция цинка, свинца, кадмия почвой и кислотноосновное равновесие. //Вестник МГУ, 1988, сер. 17, №3, с. 10-16.

8. Горлях Э., Олькусник С. Динамика подвижных форм микроэлементов в почве в условиях интенсивного применения минеральных удобрений. //Труды ВНИИ удобрений и агропочво-ведения, 1982, № 62, с. 49 54.

9. Григорьева Т. И., Перцовская А. Ф., Перелыгин В. М., Панникова Е. Л., Зябкина Н. Б. Научное обоснование гигиенических мероприятий по оздоровлению объектов окружающей среды. М., 1983, с. 78-85.

10. Джигаури М.В. Влияние возрастающих доз фосфорных удобрений на состояние цинка и марганца в системе почва-растение. Автореферат дис.канд.сельскохозяйственных наук. Тбилиси, 1990,24 с.

11. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Экологические функции почвы. М.: Изд. МГУ, 1986—136 с.

12. Дьери Д. Содержание и динамика кобальта, меди, молибдена, марганца в некоторых почвах и растениях. Автореф. канд. дисс. МГУ, 1962,24 с.

13. Егорова Е. Ф., Никитишин В. И., Демкина Т. С. //Агрохимия, №2,1988.

14. Ефремов Е. Н., Носиков В. В. Контроль за содержанием тяжелыхметаллов в удобрениях и химических мелиорантах почвы.

15. Влияние химизации земледелия на содержание тяжелыхметаллов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукциирастениеводства. М. 1988. - с. 91 - 100. и

16. Зборщук Ю. Н., Зырин Н. Г. Медь и цинк в пахотном слое почв Европейской части СССР. Почвоведение, 1978, № 1, с. 38.

17. Зырин Н. Г., Чеботарева Н. А. К вопросу о формах соединений меди, цинка, свинца в почвах и доступности их для растений. В кн.: Содержание и формы микроэлементов в почвах/Под. ред. Зырина Н. Г., М., 1979 - с. 250 - 386.

18. Зырин Н. Г., Алексеев А. А., Архипов И. П. Формы соединений внесенного цинка в почвах, диффузия и поступление элемента в растения //Агрохимия, 1980, № 9.

19. Зырин Н. Г., Белицына Г. Д. Микроэлементы в почвах СССР. М.: Изд. МГУ, 1981,-250 с.

20. Зырин Н. Г., Каплунова Е. В., Сердюкова А. В. Нормирование содержания тяжелых металлов в системе почва растение //Химия в сельском хозяйстве, 1985, № 6, с. 45 - 48.

21. Ившина И. О. Влияние длительного внесения минеральных удобрений на поступление меди, железа и бора в картофель. В сб.: Научн. Труды Каз. НИИ картофельного и овощногохозяйства, т. 4,1972, с. 28 31.

22. Карпова Е. А., Потатуева Ю. А. Кадмий в почвах, растениях, удобрениях. //Химизация сельского хозяйства, 1990, № 2, с. 44 -47.

23. Кирдук Е. А. Микроэлементы в системе почва растение -удобрение при возделывании сельскохозяйственных культур на дерново - подзолистой почве. Автореф. дис. канд. с.х. Рига, 1976- 18с.

24. Клебанович Н.В. Влияние уровня окультуренности дерново-подзолистых почв на содержание подвижных форм микроэлементов.- Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине. 11 Всесоюзная конференция, т. 2, Самарканд, 1990.

25. Ковальский В. В. Геохимическая экология. М.: Наука, 1974. -261с.

26. Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985 -281 с.

27. Колосов Н. И. Поглотительная способность корневых систем растений. Москва, 1962, - 86 с.

28. Кореньков Д. А. Продуктивное использование минеральных удобрений. М.: Россельхозиздат, 1986, 221 с.

29. Краснокутская О. Н., Кузьмин М. А., Выродова JI. П. Хром в объектах окружающей среды. //Агрохимия, № 2, с. 128 140, 1990.

30. Лукашов К.И. Петухова Н.Н. Микроэлементы в ландшафтах Белорусской ССР. Почвоведение, 1974, № 8, 47 с. Манская С.М., Дроздова Т.В. Геохимия органического вещества М., Наука, 1964,315с.

31. Минеев В. Г. Экологические проблемы агрохимии. М.: Изд. МГУ, 1988,283 с.

32. Минеев В. Г., Агрохимия. М.: Изд. МГУ, 1990.

33. Минеев В. Г., Дебрецени Б., Мазур Т. Биологическое земледелиеи минеральные удобрения. М.: Колос, 1993, - 415 с.

34. Минеев В. Г. Проблема тяжелых металлов в современномземледелии //Тяжелые металлы и радионуклиды вагроэкосистемах. М.: МГУ, 1994, с. 5 - 12.

35. Муравин Э. А., Журавлева С. В. Взаимодействие фосфора, молибдена и меди в процессе питания растений. Иэв. ТСХА. В. 4, 1970,-с. 92-100.

36. Навайтене Г. С. Взаимодействие меди и цинка в процессах поглощения и накопления фосфора растениями. Автореф. канд.дисс. Вильнюс, 1973, с. 21.

37. Никишкина П. И. Влияние длительного внесения органических и минеральных удобрений на подвижность микроэлементов в почве //Почвоведение, 1963, № 9, С. 13 20.

38. Ниязбекова Б. С., Мальцева И. М., Потатуева Ю. А. и др. Экологические аспекты производства и применения фосфорных удобрений. Обзорная информация. М.: НИИТЭХИМ, 1980. Вып. 4/95/, с. 79.

39. Пинский Д. Л., Фиала К. Значение ионного обмена и образование труднорастворимых соединений в поглощении Си2+ и РЬ2+ почвами. //Почвоведение, 1985, № 9.

40. Попова А. А. Влияние органических и минеральных удобрений на состояние тяжелых металлов в почвах. //Агрохимия, 1991, № 3, с. 62 -67.

41. Попова А. А. Сезонная динамика и баланс тяжелых металлов в дерново подзолистой почве. /Автореф. дисс. канд. биол. наук. М.: МГУ, 1992,-24 с.

42. Портная JI. В., Челнокова М. П., Беляева А. В. Групповое определение микроколичеств тяжелых металлов в почвах. //Почвоведение, 1983, № 12, с. 121 - 129.

43. Постников А. В., Чумаченко И. П., Кривопуст Н. JI. Влияние различных форм фосфорных удобрений на плодородие и накопление тяжелых металлов в почвах и растениях. //Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. М.: МГУ, 1994, -с. 54-65.

44. Почвоведение. /Под ред. Ковды В.А., Розанова Б. Г. М.: Высш. школа, 1988.

45. Практикум по агрохимии. /Под ред. Минеева В. Г. М.: МГУ,1989.h

46. Ринкис Г. Я. Методы ускоренного колометрического определения микроэлементов в биологических объектах. Рига: Изд. АН Латв.1. ССР, 1972.

47. Рэуце К., Кыртя С. Борьба с загрязнителями почвы. М.: Агропромиздат, 1986, 222 с. 8. Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве. М.: Минздрав СССР, 1988.

48. Сапрыкин Ф. Я. Геохимия почв и охрана природы. JI.: Наука, 1984.

49. Сизов А. П., Хомяков Д. М., Хомяков П. М. Проблемы борьбы с загрязнением почв и продукции растениеводства. М.: МГУ, 1990, -с.51.

50. Свинец в окружной среде. М.: Наука, 1987, 180 с.

51. Собачкин А. А. Разработка метода групповой экстракции микроэлементов. //Тр. ВНИИ удобр. и агропочвоведения, 1982, №62,-с. 3-11.

52. Соловьев Г. А., Иванов Ю. Д. Влияние полного минерального удобрения и свойств дерново подзолистой почвы на содержание меди в кормовых культурах. /Вест. МГУ, сер. Биология, Почвоведение, № 3, 1976, - с. 117 - 124.

53. Соловьев Г.А., Использование комплексных вытяжек для определения доступных форм микроэлементов в почве.- В сб.: Мониторинг фонового загрязнения природных сред . в.5,1989. JL: Гидрометеоиздат, с.216-227

54. Соловьев Г.А. и др. Влияние свойств почв и удобрений на накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами. В кн.: Экологические проблемы сельского хозяйства. М., 1978, с. 68-69.

55. Соловьева Е.И., Хисамиева Т.М. Изменение содержания подвижных форм микроэлементов в дерново-подзолистых почвах и урожай культур при длительном применении удобрений. Бюл.

56. ВИУА, в. 76, М, 1986, с.15-19.

57. Тома С. И., Ротарь В. И., Штераница Б. И., Конникова О. И. Содержание микроэлементов в почве и растениях озимой пшеницы в зависимости от применения удобрений. В сб.: Питание и продуктивность растений. Кишенев: Штинца, 1984, с. 116-120.

58. Тонконий Н. И., Перелыгин В. М. и др. К обоснованию ПДК никеля в почве. М., 1983.

59. ТравниковаЛ. С. Круговорот некоторых микроэлементов/медь, кобальт, марганец/ в системе почва растение в условиях дерново - подзолистой почвы. Автореф. дис. канд.биол.наук, 1963,20 с.

60. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. М.: МГУ, 1985,-206 с.

61. Чертов О. Г., Менгузова И. В., Кордюкова Е. В. Подвижностьтяжелых металлов в загрязненных гумусово иллювиальныхподзолистых почвах.// Почвоведение, № 5, 1985.

62. Чубинская А. А. Содержание кобальта, меди и марганца в кормаххозяйств Ленинградской области. В кн.: Микроэлементы иестественная радиоактивность почв. Ростов на - дону, 1962, с.223.225.

63. Чумаченко И. Н., Тимченко А. И. Фосфор и продовольственная безопасность России //Агрохимический вестник, 2000, № 1,с. 14 18.

64. ЦерлингВ.В. Агрохимические основы диагностики минерального питания сельскохозяйственных культур. М.: Наука, 1978,с.216.

65. Цинк и кадмий в окружающей среде. М.: Наука, 1992, - 200 с.

66. Экогеохимия городских ландшафтов. М.: МГУ, 1995, - 333 с.

67. Юранин Б. Определение предельных величин содержания подвижных форм микроэлементов в почвах. В кн.: Научное изучение режима микроэлементов в почвах и разработка научных основ применения микроудобрений. М. 1982, - с. 90 - 94.

68. Ягодин Б. А., Проблема микроудобрений в земледелии СССР. //Агрохимия, № 10,1981,-с. 146-153

69. Ягодин Б. А., Говорина В. В., Виноградова С. В. //Агрохимия, № 1,1991,-с. 128.

70. Abdel Sabour М. F., Mortvedt G. G., Kebsoe G. G. Cadmium -Zincinteraction in plants and extractable cadmium and Zn bractions in soil,- Soil Science, 1988, V. 145, № 6, p. 424 431.

71. Andersson A. Influence of organic fertilizess on the Solubility andavailability to plant of heavy metals is soils Grundforbattring, 1975- 1976, v. 27, №4, p. 159- 164.

72. Chaney R. L., Hornick S. B. Accumulation and effect of cadmiumconference //Metals bulletin Ltd. London, 1978, - p. 125 - 140.172

73. Cumakov A On the question of determininomicroelements forms available for plants. vta pr. vysk. a vyziy rostlim Bratislava 1970 №4,99-111.

74. Haeni H Gupta S Chooice of an extractant for simulating the availability and absorption of heavy metals by hlftits. Pross and use sewage Sludge Proc 3 Inf. Symp. Bringhton Sept 1983 1984 p 387-393

75. Hutton M. //Phosphorus and Potassium. 1983. V. 123, № 42 p. 33. 108.Jones К. C., Symon G. G., Gohnston A. E. Retrospective analys of anarchired soil collection I Metals. Science of total Environment, 1987, у .61,p. 131-144.

76. Kloke A. //Mitteilungen. VDLUFA. 1980. H. 1 3, s. 9.

77. Little P., Martin M. H., asuwoy a smilting complex. Environment Pollution. 1972, № 3, p. 241.

78. Norrish К The giochemistry and minerology of trace elements In Iroce Elements in Soil Plant Animal Systems Academic Press New york 1975 75

79. Petrvzzelli G., Guid: G., Labrano L. Organic matter as an influencing factor on copper and cadmium adsorption by soils. //Water, Air and Soil pollution 1978, v. 9, № 3, - p. 263 - 269.

80. Prasad В Sinha N Changes in the status of micronutrientss in soil with long term application of chemical fertillizerrs lime and soil. Plant and soil 1982 v 64 № 3 p 437-441

81. Rothbaum H. P., Goguel R. L., Jonston A. E., Mattingly G. F. G. Cadmium accumulation in soils from long contunused applications of super - phosphate. //The Journal of soils Science - 1986, v. 37, № 1,-p. 99-107.

82. Rufus L., Chaney R. L. Health risks assotiated with toxic metals in municipal sladge. //Sludge health risks of land application. Ann.173

83. Arboov. Science Publishers, 1980, p. 59 - 83.

84. Sawiozzi S., Levi Minzi R., Riffaldi R. How organics matter affect cadmium mowement in soil. //Biocycle - 1983 - v. 20. № 3. - p. 29 -31.

85. SolimanM F Farah M A Zink uptake and translocation by wheat plants as influenced by nitrogen and phosphorus appliications-Agrochimica 1984 v 31 p 33-40

86. Singh H. Q., Lamb C. A. Mineral and protein content of wheat grain as influenced by variety and fertilizers. J. Agron. 52, № 12,1 960,- p. 678 680.

87. Smilde K. W. Heavy metal accumulation in crops wrown on Sewage Sludge amended with metal solt. Journal Plant and Soils, 1981, v. 32, № 1, p. 85-95.

88. Tiller K. G. Heavy metals in soils and their enviromental significance. //Advances in soil sciens, v. 9, 1989, -p. 113 142.

89. Van Bruwaene, Kirchmann R., Impens R. Cadmium contamination in agriculture and zootechnology. //Experientia 1984, v. 40, № 1, -p. 43 - 54.

90. Walsh L. M., Sumner M. E., CoreyR. B. Consideration of soils for accepting plants nutrients and potentially toxic nonessential elements. //Land application of waste materialls. Ankey. I. A.: Soil concer v. Soc. Am., 1976, - p. 22 - 47.

91. Watanobe H. Accumulation of chromium from fertilizers in cultivated soils. Soil Science and plant nutrition, 1984, v. 30, № 4., - p. 543 - 554.

92. Westbroek R. The impact of life on the planet Earth: some general considerations. //Changing the global environment. Academic press., 1992,-p. 35-48.