Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАНТОВ НА СОСТОЯНИЕ СВИНЦА В ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ И ЕГО ПОСТУПЛЕНИЕ В РАСТЕНИЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАНТОВ НА СОСТОЯНИЕ СВИНЦА В ЗАГРЯЗНЕННЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ И ЕГО ПОСТУПЛЕНИЕ В РАСТЕНИЯ"

Л-2ЭЖ-

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДША ОКПШРЬСКМ РЕВОЛИЩ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ¡ЗНАМЕНИ ГООГДАРСТВШШЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. и.В, ЛОМОНОСОВА.

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукошюя

ПОГОВИЧЕВА Лариоа Леонидовна

УДК: 505.5Е/21/:631.4

ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАНТОВ НА СОСТОЯНИЕ СВИНЦА. В ЗАПНЗНЕННЫХ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫ)[ ПОЧВАХ И ЕГО П0СТУ1ШНЙЕ В РАСТЕНИЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ - 06,01.03 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на аоиоканяе ученой отепеня кандшюта Оиологотвских наук

Москва 1988

Работа выполнен» на кафедре химия почв факульте*» почвоведения Мооховокого государственного университета им, М.В. Ломоносова.

' V ' '

Научны* руководитель: каядидат биологических наук, доцент, А.И, Обухов

Официальные оппонентыI доктор сельвкохоаяЯотреаных наук, В,А. Большаков кандидат биологически! паук, В.А, Оердпкова.

Ведущее учреждение* НПО "Тайфун"

Зашила состоится

; чаоев

» «уд. и-2 на ааоаданяя осецналиэигрованяого совета Я 063.06,1$ * МГУ им. М.В. Ломоносова, «Дрео( 119899, Моокве, Ленгоры, Ш7, факультет почвоведения, Ученый совет.

О диссертацией можно овнакомитьсш в библиотеке факультета почвоведения МГУ

Автореферат разослал С^^&^р г.

Приглашаем Вас принять участив в обсуждении диссертации на •аседании опецн&лияировавного совета по почвоведение в Мооков-оком университете, а отливы.на автореферат в двух экземплярах, ваверенюе печатью, дроонм. {¡оправлять по адресу г Мое км, II9899 Лентори, ЩТ, факультет оечвоведеяня, Ученый ооает.

ГченыЯ секретарь осецн&лизировааноге совета Г;В;^Иотуеова

■ 'Дитуальирс^ь прдйд^шц». Е^рное развитие промшлеяяоотяяхи-> кизадаи сельского хозяйства в п^ледние десятилетия привело^*'. ,, значительному! вагрязненто окружающей среды, в том числеи почв, тяжелыми металлами, среди которых одним из^ наиболее опасных является свинец. Поступление свинца в окрукаадую среду из мвого-числеикых источников приводит к образованию больтих территорий, локально загрязненных свищом до очень высокого уровня; Несмотря на актуальность.проблема, сегодня еще недостаточно изучены последствия загрязнения* нет четкого представления о влиянии свинца на показатели продуктавностя.нетнаучяо-обооноващшх ПСК для почв/ не разработана классификация почв, загрязненных свинцом, не изучены способы восстановления плодородия этих почв; не обоснованы и методические подходы к этим вопросам. Поэтому, на период с 1986 г. по 1990 Г. ГККТ СССР^Сыла утверждена программа! "Разработать приемы яметоды восстановления плодородия почв, загрязненных техногенными выбросами на «слове исследования трансформации тяжелых металлов в почвах",

. Под воспроизводством плодородия загрязненных почв подразумевают достижение."нормального" функционирования почвенной системы, показателем которого, согласно Ы.А. ГлазовскоЯ /1976/, является качество и количество вновь создаваемого лтаег* аещеотва: биологическая продуктивность не должна понижаться, а я биомассе не должны накапливаться химические элементы ила их соединения в

количествах, нарушающих жизненные функции, в почвенной биоте

*

должен сохраняться полезный генофонд. Использование различных мелиорантов для восстановления плодородия загрязненных свинцом почв и изучение их влияния на состав и свойства этих почв, а также ча поведение свинца в системе почва-растение, позволят разработать практические рекомендация по снижению фитотоксичности элемента и-получени» "чистой*{Ъел^ммвстмгпой продукция.

Р^ль исследовать теоретические вопросы восстанов-

ления плодородия почв, загрязненных тяжелыми металлами /на примере свинца/, изучить процессы трансформации его соединений, его ' подвижность в системе почва-растение и способы управления этой подвижностык Ко«1фетнт« задачами работы были: на примере дер-ково-подэолистых почв разной степени окулътуреннооти /в условиях микрополевого и вегетационного опытов/, эагрявненннх свинцом I. Изучить трансформации и формы соединений свинца в почве в зависимости о^ состава н свойств почв«. 2. Изучить возможность применения цеолита - клинойтилаолита, торфокомпоста,'извести и минеральных удобрений для повышения устойчивости почв н расте- ■ йий к свинцу, снижения его фятотоксичноети и миграционной способности. 3, Выявить вакономерности поведения свинца в системе почва-растение ¡.обосновать влияние мелиорантов на подвижность, свинца в почве и переход его в растения,-4, Уточнить наиболее чув- : ствитмьиыв показатели доя нормирования, содержания свинца в почва и для классификации загрязнения почв свинцом. ^ .

Научная новиздд. Изучено влияние различных мелиорантов /извести, органических удобрений,'.цеолита/ на дроцесо траисформа-s, пия соединений свинца в почве, его транслокаци» в растения,,урожай и качество раотительной продукции,. Исследуемые мелиоранты впервые разделены по эффективности воздействия на процесс вакре ал в шш свинца в почве и перевода его в недоступное для.растений состояние. Установлено, что наибольшей способностью снижения фи-тотоксиядооти свинца на деряово-подэолиотых почвах обладают цеолит — кляноптидлолит и торфокомпост совместного иавеотьв. На . основе изучения сорбционной способности дерново-подзолистых почв о внесенными в них мелиорантами обосновано влияние мелиорируй-тих веществ на-устойчивость'почв и растений л свинцу;

Пиа^тпуская значимость. Предложены приемы восстановления плодородия деряово-подзолистыхпочв," загрязненных о винцом, nos-

волягацие получать урожай сельскохозяйственных культур о содержанием овинца ниже ПДК и ограничивающие eró миграционную способность в природные воды. Предложен чувотвитедьвд8 показатель длят нормирования содержания овинца - в почвах. и классификации загрязненных почв — поступление свинца в растения » Доступность исследуемых мелиорантов, эффективность и невысокая отоимость поэво- ',' ' ляет рекомендовать их для повышения или -восстановления плодоро-жя дерново-подзолистых почв, загрязненных свинцом. .

*TT?fîff^'™'|oa6oTij* Материал» диссертации ; докладывались на XIII конференций молодых ученых факультета Почвоведения, МПГ /Мао* ква, I986¿, на XXI конференции молодых ученых и сотрудников -ВИУА /Носква, 1937/, на 2-ой Всесоюзной конференции "Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природа" /Москва* 1987/, на республиканском семинаре "Экотоксикология я охрана природа" > ,/Рига, 198а/. Работа рассматривалась на заседаниях кафедрв хя-. мни почв факультета Почвоведения МГУ Люсква, 1986-1988/.

Птбликашга. По тема диссертации опубликовано 5 работ* , . Объем работы. Работа состоит" из введения, пяти глав, зак-лпчения и выводов. Изложена-на /Jf стр. мат. текста, имеет о приложением таблиц, рисунков, Спаеок литературы вялячает' Л-ûS наименований, иэ них

иностранных авторов.

Глава I. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ШЧВ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ СВИНЦОМ И НЕЖОТО-. РЫВ ПГШ.М СШШ2Щ ЕЮ ФЭТОТОКСИШЮСТИ

; /литературный обзор/. Поступление свинца в окружающую среду происходит в результат е его техногенного рассеяния /Добровольский, 1980/. С шхлов-^ нш газами автотранспорта на земную поверхность попадает 260 тыс, т. свинца в год /Никифорова, 1975/* Использование в сельском хозяйстве агрохггмикатов и удобрений иэ отходов /осадки сточ-

ных род, компоста иэ бытового мусоре/ приводит к накоплению в . ' почве свинца. - С туками /^РК 16^7/( производимыми шведской ^ компанией в почву вносится до 12Эмг/кг овшща /<w*w«v» ,

1963/. Оссвую опасность представляет использование в качеотве удобрений ила сточных вод / 1973/. >•

При сильном загрязнении почв свинцом изменяются физико-химические свойства! изменяется рН и;«арушается ППК:/11ях,-Стри~ жова, 1966, j Пахотина, 1986/, из-за высоких концентраций подвиа-', ш форм соединений свинца гибнет растительностьчто приводит , к делювиальному сносу ипочвенной эрозии /Дончева, Калуцков;. 1976/, разрушается структура и ухудшается водно-воадуи^ый режим '/Загрязнение почв;.,,У 1978/, снижается содержание гучуса, вследствие нарушения деятельности микрофлоры /Охрана земель ■,,, , 198^» Длительное воздействие высоких концентраций тяжелых металлов ва почвы н растительность вриводит к образовании "техногенных пустынь" вокруг ваводоэ цветной металлургии; где содержание металлов .превышает "фоновое" в сотни и тысячи раз. Такие почвы трр-■ Ауют специальных мер до улучшению и восстановлению плодородияt Основное мероприятие по предотвращению загрязнения - ето , совершенствование технологии производства,.создание замкнутых ; технологических систем, организация производства бее отходов /Добровольский,; Гришина, 1985/. Поиимо предупредительных мер, важное значение имеют меры по ликвидации уже сущеотвукцего вагрлэ-непня, К ним относится î механическое удаление еаграенеиного слоя почвы / ¿мл&яг f 1Э7Э,, Еекаревич, 1984., Ыаоюк, 1984/, известкование / 7**- "" , 1971,, tù^A^ur^iffr t £973. 1983,, Шестакова, Мдкотина, 1975», Алексеев, 1985/, обогащение .' почв органическим веществом / 1975,( , :

ôtJL'iMf'i. , 1983., М^ргг/ *£ ' 1983,, Евдокимова, 1985/, глакование /Гудушаури я др., ÏS80., Цициатвнда идр,,'i960/.

В. ряде'случаев удавалось снизить токсическое действие свинца и■ других тяжелых металлов при внесении в почву фосфатов / Та&л.-ffiüu , 1976,» 1984/.,

Глава 2. ОБЪЕКТ« И МЗТОВД ИССЛРЛШАШШ ..

Исследования проводили в условиях микроаолевого и вегетационного опытов. Микрополевой опыт бал заложен в 1981 г* на территории АБС "Чашнкково" в ятиках из винипласта без дна размером 80x80x45 с.м на дерново-подзолистой славоокультуренноЙ почве среднесуглянистого механического составе. В ящике; установленные вровень с почвой, пометали по 250 кг почвы с'предварительно внесенной в нее водорастворимой солью свинца - . Микрополевой опыт вклячалдве серии. В первой.серии исследо- ; - ванн следующие уровни загрязнения почв свинцом: контроль, 125, 250, 500," 1000, 2000 мг/кг /в пересчете на элемент/. Во второй серии л почву вносили известь - 3 кг на 750 кг почвы; 20 кг навоза:« по I кг минеральны* удобрений / ж^у/ИО,. ( Са,(Мж POy}t ,

KCt. /, в этой серии опыта был введен еще один вариант с более высоким содержанием свинца - 3000 мг/кг. Тест-культурами в равные года являлись! пшеница, кукуруза» картофель, клевер. Повтор-, нооть опыта трехкратная. ,

Вегетационный опыт был поотавлен А полиэтиленовых сосудах, емкостью 5,5 кг. Для опыта были взяты почвы: дерново-подзолистая окультуренная /ДПО/ о дашни /горизонт Апах / и дерново-подзолистая не окультуренная /ДГЩ/ из-под хвойного леса /горязоит AIA2 В качестве поллютанта использовали водорастворимую соль свинца -rt/^bJt. В ЛЛО почву были внесены следуши» доза сван- , ца. контроль, IOOO, 2000, 3000, 5000 мг/кг, в ДЛИ почву: контроль, 500, 1000 , 2000, 3000 мг/кг /в яереочетепа элемент/. .

S первой серки о лига » ДО н ДИН почвы для создания выровненных и сбалансированных уоловий питания вносили раствор одао-и двувамещенного фосфата калия из расчета 0,1 г PiOs и ХгО на I кг почвы, Во второй серии опыта в почву вносили полное минеральное удобрение /Л'ИчРОз - 0,43 г на сосуд, KtUPO*. - 0,66 гаа сосуд,' «е-, -0,03 г па сосуд, что соответствует и известь, в количестве 17 г на сосуд /7 т/га/ для ДНО и 25 г на сосуд ДО т/га/ для дш, В третьей серии опита в почву вносили полное минеральное удобрение, нзвеоть, в количествах, аналогичных предыдущей серии опыта и торфокомпост - 250 г на сосуд /100 т/га/ для ДНО и 375 г на сосуд /150 т/га/ для ДОН, , В четвертой серии опыта в почву вносили полное минеральное удобрение и цеолит ~ клиноптидлолят, в количестве 250 г на сосуд ; /100 т/га/ дляДДОиДПИ, Сосуда поливали дистиллированной водой, поддерживая , влажность - почвы на уровне 60? ШВ, Ловторнооть опыта трехкратная, Твот-кульгурамяявлядиоь салат и кукуруза, Для химической характеристики почв, образцы отбирали до внесения в них свинца. Во время проведения опыта образцы отби» -рала до и после посева растений. Образах растений отбирали в разных стадиях созревания, а учет урожая проводили после подлоге созревания к в период уборки на "веленую наосу", ,

В образцах почвы определяли содержание органического ье-щеотва ш методу:Тюрива, емкость катионного обмена по методу-Еобко-Аскяяаэя, величину pH водной и солевоИ вытяжек «суспензий, гидролитическую кислотность - лотенциометрическим методом /стехляныв электрод/, количество обманных калышя и нагнил -йо общепринятым методикам /Агрохимические методы ,,,, 1Э75/# содержание карбонатов - ашшометричесхим методом /Арияушкина, IS7Q/. Подвижные формы фосфора г калия определяли по методу Кир» санова /Каплунова, Кочетавгаи, 1983/, ~

- Были определены различные формы соединений свинца в почве,

0 помощью - следующих экстрагентев! бидиотиллированная вода с рН 6,8-6,9 /водорастворимые формы/, I н. формы/, ацетатно-аладонвйный буферный раотвор о рН 4\ 8 /подвижные форм«/,

1 н. /кйслотораот&орише формы/ /Методически» рекомендации 19В1/. Мстительные образцы, озодаыш "мокрым" способом. Конечное определение свинца и других элементов проведено метаном атомно-абсорбциояной спектрофотометрии яа приборе фирда "Перкии-Элмер", • "

Глава 3., ТРАНМОКЛАЦИЯ ФОНД СОЧИНЕНИЙ СВИНЦА 3 ПОЧВЕ '' ПОД ДЕЙСТВИИ! РАЗШ1Ш МШ0РАКГС©

Э.Г, Волорасгвот>и\ше аоша соавикеняЗ свита в почве.

Дерново-подзолистая слабоокулътуренная почва характериаует-ся невысоким естественным плодородием/рН^б,8, содержание гу-• муса ЕКО - 12,1 мг-экв/ХГОг/, что казалось би, не способ-

ствует закреплению вносимой водорастворимой соли свинца, но несмотря на это, процесс перехода свинца в фиксированные формы проходит довольно быстро, Уже в первый год опытасодержание свинца в водной вытяжке не превышало 0,09-0,15? от дозы внесения /на контроле содержание свинца в волной вытяжке составляло 0,004 мг/кг/*Цроцесо трансформации наблюдался на протяжении 'всего опита: концентрация водорастворимого свинца уменьшалаоь интенсивно ■г %

в первые годы, менее интенсивно - в последушяе /рис, I/.

■ Неблагоприятные физико-химические условия дерново-подзолхо-тых слабоокультуренных почв и высокие концентрации овинца в них мо] ут приводить к миграции элемента в природные волы в количествах, превншаювдх его ШК /ПДК свинца для вод - 0,10 мг/л « Беспамятно в, Кротов, 1985/. Лая почв первой серии опыта превыше-

; ■ , -а--' ■ . .

лив ПДК свинца в водах может происходить при доаах внесения; 500-1000 мг/кг/ Известкование с совместным внесением органических и минеральных удобрений в почву второй серия опыта" способствует закреплению элемента почвенными компонентами и уменьшению количества водорастворимых форм соединений свинца.-В это!} серии опыта содержание свинца в водной вытяжке не превышало 0,04-0,09^ от дозы внесения в первый год опыта /на контроле - 0,003 мг/кг/ н несколько уменьшилось' в поаледутоие годы. Внеоенив мелиорантов снижает подвижность и ограничивает миграшт свинца в воды г со-, дерханяе свкквд в ввдной вытяжке выше 0,1 мг/д обнаружен»; только в первые года при максимальной дозе внёоення — 3000 иг/кг.

р jfp fee ' *яео ' <. ■ .* зосо <Wjarr

Рис* I. Водорастворимые формы'соединений свищ» в почве /микроволевой опыт/1 .—' Хоерия опыта, -» 2 серлл опыта( I- I9Q3' Г» 2- 1964 Г., 3 - I9C6 г., 4 - 2987 г.

Дая. вегетационного опыта максимальное количество водорастворимых форм соышяеяий ^свинца обнаружено в ДОН дочве без мелиорантов и достигало очень больших.величин — 60,6 кг/кг при дозе-внесения 3000 мг/кг. При внесении мелиорантов; как а » случае

микрополеюго опыта, значительно уменьшается- подвижность свинца и его переход в водные вытяжки. Наибольший иммобилизующий эффект оказало внесение цеолита, где содержание свинца в водной вытяжке даже при самой высокой дозе внесения" не превышало 2,8 мг/кг. Дерново-подзолистая окультуренная почва, содержит значительно меньше водорастворимых форм соединение свинца, Колич»ст-«» которых также уменьшается при внесении мелиорантов /рис. 2/* Наибольший иммобилизующий вффект оказало внесение цеолита*

о Seo Л*ю ¿tve л**» J. seco Рис. 2* Водорастворимые формы соединений свинца в почве /вегетационный опыт/: - ДПН почва, ' <-»ДПО.почва, I, 8, 3, 4 - серии опыта.

Несмотря на эффективность применяемых мелиорантов, достичь снижения уровня содержания свища в родных вытяжках до его ЦЕК для вод не удается, и только при внесении цеолита этот уровень становится ниже ШК свата в лодах /для ДПН почвы при дозе внесения 500 мг/кг, для ДЕО- ври дозе внесения 1000 мг/кг/. Последействие вносимых: мелиорантов прослеживаемся и во второй год они. та, . . -

-10- ' -Более прочная фиксация сшшяа почвами при внесении мелиорантов первую' очередь, связана о изменением рН среда /при из* веотковашы рИЛеувеличивается на 0,5-0,9, а при внесении цеолита - на 1,2-1,9 единнцы/, а так*9 о увеличением емкости.поглощения за счет, обогащения почв органическим веществом и глинистыми' минералами, В таких случаях самоочищашцая способность почв от? избытка свинца минимальна,-

3.2. Обменные Доимы соядинениВ свиниа в почве Дерново-подзолистая:слабоокультуренная почва содержит-отно-

ч * 4

сительно много обменных форм соединений свинца, максимальное количество которых обнаружено для первой серии опыта и составило 2,4-19,34 от дозы внесения в первый год, В последующие годы количество обменных форм уменьшается, однако, более полно пр^-цеос трансформации идет при внесении мелиорантов, Во второй серии опыта количество обменных форм соединений свинца ае превышало 1,6-17,5!! от дозы внесения в первый год и за время проведения опыта уменьшилось до 0,8~10£ от дозы внесения, ■ '

Для почв вегетационного опыта максимальное количество об-ценных форм соединений с винца обнаружено для ДШ почвы без мелиорантов и достигало 34-44£ от дозы внесения».Известкование почвы: И совместное внесение извести и торфокомпоста /2 и З серии опыта/ сникают содержание обменных форм соединений свинца до 12-13$ и 9-12? от. дозы внесения для. 2 нЭ серий опыта соответственно, В опыте о цеолитом количество обменных форм в~ДПН почве снизилось еще больше и не превышало 7-102 от дозы.внесения, ДНО почва содержит еще меньшее количество обменных форы соединений свинца, ко-' торов зависит от вносимых в почву мелиорантов* Наибольший шало— бикизуадий эффект на подвижность.свинца в ДОО почве оказало внесение цеолита и извести совместно с торфокомпостом: для.этих серий опыта количество обманных форм соединений составило .3,1-7,

и 3,0-?,0£ от дозы внесения,.а то время как для серии.опыта без мелиорантов это содержание составило 7,5-12? от дозы внесения. Процесс закрепления свища почвами происходит и во' второй год проведения опыта, однако, менее всего'он выражен для ДПН почвы без мелиорантов, где даже во второй год опыта количество обмен« них форм соединения свинца оставалось высоким /30-335Е от дозы внесения/.

ЭуУ Поц^цжныв йотам роапинаний (¡вицна у^вд

Для определения подвижных форм соединений свинца и других тяжелых металлов предложено использовать ацетатно-аммонийнай буферный раствор с рН 4,6 /Методические рекомендации ..,,1981/. Количество ионно-обменных и легкораотворимых форм соединений свинца, извлекаемое буфером, во многих почвах пропорционально потреблению их растениями /НягнгАг. ,,1947,, Эирия и др., 1964/.

Внесение мелиорирующих веществ » почвы микрополевого опыта позволило снизить уже в первый год опыта количеотво подвижных форм соединений свинца от 24-48? до 18-30? от дозы внесения. За период проведения микрополевого опытам значительно уменьшилось количество подвижных форм соединений свинца,, однако, равновесие между содержанием подвижных форм я твердой фазой почв еще не достигнуто.

Неблагоприятные физико-химические свойства и низкое плодородие ДЛИ почв вегетационного опыта поддерживают содержание подвижных форм соединений на очень высоком уровне! до 80-93? от дозы внесения в первый год и до №85£ от1 дозы внесения - во второй год опыта. Наиболее эффективным, на этой почве оказалось применение цеолита и торфокомпоста совместно о известью.

Из ДПО почвы извлекалось Ю-7Ъ% от дозы внесения подвижных фор« соединен л ¡1 свинца в первый год и 50-£0? - во второй год опыта. Наименьшее количество подвижных форм соединений свинца в

• —12— . ■'-■ •• ... ' . - ч х

ДПО почве обнаружено при внесении цеолита и торфокомпоста с известью. __ " ' ' .

; .. 3.4. Кяслотораствосимыв Фопми соединений свинца в. почва

Содержание свинца в вытяжке I я.НЩ Слизко к его количеству, внесенному в почву, В этот экстрагент переходит 82-9С$ свкв-ца от-дозы внесения иэ дерново-подзолистой слабоокультуренной почвы микрололевого опыта. Прочность фиксации свинца возрастает при внесении извести, минеральных и органических удобренийг в/ этой серии опыта в I н,№4переходкло уже 76-80^ свинца от дозы внесения.

На почв вегетационного опыта этой вытяжкой извлекался практически весь внесенный в почву свинец, как в первый,, так и во второй год опыта. Однако, количество прочнофиксированных соединений /ио разности содержания свинца в вытяжке ! н,НМ>ж а в ацетатно-аммонийном буферном растворе о рН.4,8/ в зависимости от времени и вносимых мелиорантов возрастает. ДПН почва содержит очень мало прочкофиксированяых соединений свинца — во его лишь 7-2СЙ от дозы внесения, при известковании это содержание увеличивается до 20-35^, при внесении извести совместно о торфокомпостом - до 30-4С((, при внесении цеолита - до 26-40* от дозы' внесения. ДПО почва содержит еще больше прочнофиксированных, форм соединений овинца, максимальное количество которых обнаружено при совместном внесении извести и торфокомпоста /54-60^ от дезы внесения/ и при внесении цеолита /52-СОХ от дозы внесения/,

, -Глава '4. ВЛИЯНИЕ СШЩ НА УРОЖАИ, ЕГО ПОСЛУШНИКЕ В РАС-'

теши и пути снишшя фитотокжиости ' 1

Поступление свинца в растения,- его влияние на их рост и развитие зависит от физиологических особенностей самих растений* но в большей степени от состааа и свойств почв. Свинец це яв-

ляется жизненно необходимым элементом дли растений, коатому накопление этого элемента в, избыточных количествах приводит к угнетению роста растений, снижению урожая, нарушению физиологических процеосов.

Статистически значимое снижение урожая кукуруеы «картофеля в млкрополевом опыте происходило при дозе внесения 500 мг/кг в первый год, а во второй год - при дозе 1000 ыг/кг. Снижению фитотоксичности способствует известкование,.внесение оргаяичео-ких ж минеральных удобрений« В этой серии о'пьгга урожай кукурузы н картофеля снижался уже при более выооких дозах внесения: свинца а почву - прк 2000 мг/кг в первый год опыта и 3000 мг/кг во второй год опыта, В последующие годы фитотоксичнооть свинца еще более снижается: внешний вид растений клевера и пшеницы,на загрязненных вариантах практически не отличался от внешнего вида растений, выращенных на контрольных вариантах, а вегетативная масоа соломы пшеншш не снижалась даже при максимальных дозах ваеоения свинца в почву.

.Мелиоранта, вносилше в загрязненные свинцом почвы для снижения подвижности елеманта, являются одновременно и удобрения* . ми, содержащими питательные вещества. Поэтоцу, внесение мелиорантов приводит к увеличении урожая сельскохозяйственных культур /рис. 3/., ' . . * '

Дм ДОН почв вегетационного опыта фитотоксичнооть свинца была выше, чем для ДПО почв, что связано с более высоким соде{>-жаниемподвижных форм соединений свинца. Снижение урожая салата -на этих почвах происходило при доге внесения 500 мг/кг, а при содержании.свинца в почве больше 2000 мг/кг растения погибали,-как в первый, так и во второй год опыта. Кукуруза оказалась более устойчивой культурой: гибель растений наблюдалась только в. - первый год опыта при дозе внесения 3000 мг/кг. Внесение мелиорал-

(М iW toc 300 Ло

m

Г/сее*Л X

ш

......JaW M

fi ter £№ Л» fao

J№ iw

Seo m

3tt

£*>

m

г/сося* JL

Ш

yA

iST.s?

#x> #t*> л®

ХГ/КГ

» ' w

30

г» л

r/ceexß, . Л

30

?i>

да-

0 ЛУ г® JiW Л«» га» мг/хг

ЩШ

с «Г ¿да л» ftm&xo

т4**1>А Нг/кг

Рис* 3. Влияние свинца и вносимых мелиорантов на урожай растений, i ] - I серия опыта, Е2 - прибавка урожая во второй серии опыта. I, II — урожай клевера 1986 и 1987 гг., III - урожай соломы пшеницы, 1У - урожай зерна пшеницы. - ''

приводит к увеличению урожая, максимальные прибавки которого наб-4 лишались яри внесении цеолита и торфокомпоста совместно с известью.

Растения, внращашше на ДПО почве даже без добавления молло-

рантов чувствовали себя гораздо лучше, чем яа ДЕМ с внесение!* мелиорантов. Гибель растений салата и кукурувы наступала только , в первый год опыта при максимальной дозе внесения свинца -5000 кг/кг. Снижение урожая культур для серий опыта о' мелиорантами происходило при более.высоких дозах внесения свинца в почву, чем для серии опыта без мелиорантов. Во второй год опита фи-.тотоксичность свинца еще более снижается..

Повышенное содержание подвижных форм соединений овикца в почве приводит к нарушению блокирующих механизмов у растений и избыточному поступлению элемента в различные органы растений. Для микродолевого опыта максимальное поступление свинца в растения кукурузы и картофеля отмечено для серии опыта без мелиорантов, где при дозе внесения свинца 500 мг/кг растения - содержали в:20 раз больше свинца, чем на контрольном варианте..Превышение ПДК свинца в растениях кукурузы и картофеля в этой серии опыта' происходило при дозе 1000 мг/кг, в то время как при*известковании с совместным внесением органических и минеральных удобрений растения, содержали свинец выше уровня ВДК при более высокой доз*: внесения — 2000 мг/кг. В последующие годы проведения опыта растения аккумулировала свинца еще меньше,' что связано о обра-' зованием прочнофикоироваяяых соединений и.уменьшением подвижности элемента в почве /рио, 4/.

Наличие у растений защитного механизма от неблагоприятных условий, в том числе и от тяжелых металлов, приводит к тому, что зерно пшеницы даже при максимальных дозах:внесения свинца в почву практически не накапливало элемента, а стебли кукуруаи ■ содержали свинца меньше, чем листья.

В вегетационном опыте растения кукурузы и салата содержали свинца больше на ДОН почве, чем на~ДПО почве /рав. Е/, что связано о более высоким совержанием подвижных форм соединений сван-

Рно. 4. Тр&ноформация подвижных форм соединений свинца в почве в . поступление элемента в растения /при содержания свинца впоч=-эе 2000 мг/кг/. г-— - подвижные формы соединений свинца: I, 2 — серии опыта, ЕЗ - содержание свинца в растениях I серии опыта, П - 2 серии опыта, /

да и низким уровнем плодородия ДПН почв. Внесение мелиорантов^ значительно снижает поступление свинца в растения, как на ДНО, так и на ЛПН почвах; наиболее аффективными оказались цеолит и торфокомпост совместно о известью. В втих сериях опыта содержание свинца в растениях Сало наименьшим.

Несмотря на 'эффективность вносимых мелиорантов и значительное снижение поступления свинца в растения, не удается достичь получения растительной продукции в содержанием свинца ниже ШЦС. Превышение ВДК свинца в растениях салата и кукурузы происходило уже при довах внесения'500 мг/кг для ДШ почвы и при 1000 мг/кг -для ДЛ> почвы.

Для нормирования с оде ржа) шя свинца и других тяжелых металлов

Й> * елст.

МО

M, jrr/xr

■tefe

£рао

шягсремл ^

■дао

рис, S. Поступление свинце а растения салата. ;—• - 1986 г., »■— ~ 1987 Г,, If 2,3» - серии ¿шта.~

в оотаах предложено использовать целый ряд показателей: траксло-каготснный /переход элемента в растения/, миграци ояны! во здушяый: /переход в воздух/, 1Ш>радаонный водный /переход в воду/ и оби»- . сшштарный /влияние на оамоочящаицу» способность почвы 1гпочвеяныЙ

иикробноцекоз/ /Методические рекомендации ..., 1976/. Особое внимание уделяется подбору наиболее чувствительных показателей; В работах Сердюковой /1981/, КаплуновоЙ /1983/ показано, что поо-тупление свинца » растения является Солее чувствительным показателем, чем показатель снижения урожая. Это подтверждается и нашей работой, где превышение ПДК свшша а растениях происходило-всегда при более низких дозахвнесения, чем снижение урожая.

Однократное внесение мелиорантов в загрязненные свинцом дерново-подзолистые почвы не позволяет получать растительную продукции, содержащую свинец в допустимых количествах. Поэтому, для восстановления плодородия этих почв необходимо многократное внесение повышенных доз мелиорантов.

После сбора урожая кукурузы 1987 г. в почвы вегетационного опыта повторно вносили мелиоранты в-дозах, аналогичных раннее вносимым. Серии опытов остались прежними^ а содержание мелиорирующих веществ в почвах удвоилось.

Как и следовало ожидать, повторное внесение мелиорантов значительно уменьшило подвижность свища в почве,'"что привело и к меньшему поступления »леменга в растеши /рис. "6/. Выращивание растений на почвах с повторным внесением мелиорантов становится менее опасным, т.к. -возрастает устойчивость растений к негативному действию свинца: урожай культур становится более стабильный и снижается уже при дозе внесения 3000 мг/кг, как для'ДПО, так И для ДГЩ почвы. Повторное внесение цеолита и торфокомпоста совместно о известью позволило снизить содержание свинца в стеблях кукурузы до допустимого уровня /при дозе внесения 500 мг/кг для ЛШ-и IÔOO мг/кг для ДПО/. Повторное известкование также оказывало положительный аффект на снижение поступления свинца в растении, однако, содержание элемента в растениях при этих же дозах внесе-

- - у

ния оставалось выше ПДК.

KMtf »Ak

itca

£voo

SS90

Seeg

/tr/*r

tMTfm

Sc*

Ш

£000.

JtW

Рас,.6т Эавлоишо1ь урояая и поатуплания ешшва в растения от его содержания в почве /повторное внесение мелиорантов/. Урожай куку-рувЫ|Ы-1 яерня овдта, ЕЙ - 3 оеркя опыта, □ -3 серия опыта, £22 -4 серия опыта, -достушикив сышдв в растания /I, 2, 3, 4 — серии опыта/, •

Вносимые мелиоранты способны значительно снизить подвижность свинца в почвах и ограничить его поступление в растения и природные воды даже при очень высокой степени загрязнения, однако испольвовать'сельскохозяйстввнныа культуры, 'выращенные на этих . почвах.в пищу человека к на корм скоту нецелесообразно, Наибалее рациональным является выращивание технических культур или использование.этих почв для иных целей. ,

Глава 5. ВЛИЯНИЕ МШОРАНТОВ .НА'СЮРВДПМЕЕСОРВДТО СВИНЦА

; , почвами./ • • - •

- Для обоснования действия мелиорантов и изучения сорбционной. способности дерново-подзолистых ночв и самих мелиорантов был поставлен модельный опыт* Образцы почв и мелиорантов обрабатывали . раствором водорастворимой азотнокислой соли.свинца с различной концентрацией /0, 125; 250, 500, 1000 , 2000, ЗССЮ, 5000 мкг/мл/ в соотношении IH0, взбалтывали I ч. и отстаивали в течении оуток* Надосадочнум жидкость фильтровали.через мембранный фильтр и определяли в ней содержание свинца; Количеотво поглоще1шого свинца * вычисляли до разности мезду содержанием свинца в исходном и равновесном растворах. ..

Для научения прочности фиксации свинца почвами образцы почв и мелиорантов /после их насыщения I н. раствором . / обра-

батывали серией вытяжек в последовательности возрастания экстраги-. рующей.способности: I н. Оц^о^ , ацетатно-аммонийный буерный раствор о pH 4,8/ I н. И^Оэ , ' •

Сорбционная способность почв обусловлена их составом и свойствами, а также свойствами вносимых мелиорантов, ДТО.почва'сор- ■ бировала свинца больше, .чем ДПН почва, причем максимальной сор-бцнонной способностью обладали почвы с внесенным в них цеолитом и торфокомпостом совместно с известью, что связано с[высокой ем-

jaw Л®**5?*"

» л» ¿tos ЛИО

Рио»:7. Кривые сорйцаи.свинца почвами. ДПН почва, 2, 3, 4 - «ярки опыта.

___"«П-А1"*

•— -да почва,

. ' - - -22- ■ . костью поглощения мелиорирующих веществ /рис. 7/. Прочность фиксации свинца яочвами беэ мелиорантов ниже, чем при внесении мелиорирующих веществ! ДПО почва без мелиорантов содержит 58,1? поглощенного свинца в обменном состоянии,^а ДПН — 67,5$. Наименьшее количество обменного свинца в ДПО лочве обнаружено при внесении цеолита /47,5? от поглощенного количества/, в ДОН почве -арк внесении торфокомпоста совместно с известью /56.3$ от погло- .' ценного количества/.'Максимальное количество прочнофиксированного свинца /вытяжка I я, Н^Ь / характерно для. почв о внесенным торфокомпостом* и известью /Т,%% - ДЛЯ ДПН и 2,0$ - для ДПО лочв&/.

Таким образом, свинец, вносимый в почву, сорбируется в значительных количествах, причем прочность фиксации возрастает при окультуривании почв с помощью мелиорантов.. ,

t ■■ ВЫВОДЫ . -

Г.,Внесенный в дерново-подзолистую почву свинец в водорастворимой форме подвергается интенсивной трансформации: происходит значительное уменьшение мобильных форм соединений свинца и увеличенйе прочнефиксированных. Концентрация водорастворимых, обменных и подвижных форм соединений свинца во времени поддерживается на постоянном уровне, равновесие между различными формами соединений и 'твердой фазой почва за время проведения опыта /1901-1988 гг./ па ■ было достигнуто.

2. Наиболее эффективными мероприятиями, приводящими к снижению подвижности свинца в почвах, являются: глинование /внесение цеолита/ и совместное внесение извести и органических удобрений. При внесении этих мелиорантов содержание водорастворимых,' обменных я . подвижных форм соединений свинца в почвах было наименьшим, а сри внесении цеолита содержанке свинца в водной вытяжке было ниже ПДК

для природных вод,'

3, По сорбциояной способности а прочности фиксации овинца дерново-подзолистые почвы с внесенными.в них мелиорантами располагаются следующим образом i ДПСМ-цеолит > ДГСО+изве отъ+тор$окощюст > ДДО+из-веоть>ДШ+-известь+тор^компоот>ДШ+цеолит>даН+известь,^ -

4, Известкование," глинованйе и внесение органических'удобрений j». загрязненные свинцом почвы оказывает активное действие на онияе-ние его фитотоксичности: увеличивается урожай сельскохозяйствен-^ них растений, значительно снижается поступление элемента в раотвг.* ния. Повышенные дозы мелиорантов позволяют получать при среднем уровне загрязнения /до 1000 мг/кг/ растительную продукцию, содержащую свинец в допустимых количествах, .. . ^ _

5, Применение мелиорантов на загрязненных свинцом почвах не оказывает существенного влияния на поступление биологически важных микроэлементов ¡ , См. / в растения. Внесение мелиорантов на кислых дерново-подзолистых яеокультурешых почвах уменьшает поступление железа и марганца в растения, способствует ста- . билизаадк химического состава растений в делает его независимым

от содержания свянца в почвах,

6, Установлено^ чтодля дерново-подэолисшх почв показатель поо-4 тупления свинца в раотения является более^чувствителышм,. чем показатель,знажения урожая и переход свинца в почвеяяо-гручтовые воды..Согласно более чувствительному показателю ДДК свинка^в* дерново-подзолистых дочвах в первые.годы проведения опыта лежит

в пределах 2БО'мг/кг-'для1 серии опыта, 1000 ыг/кг - вря^й серии ошта, В последующие годы в. результате трансформации ДКК соответ- . отвенно'стало! 500 ыг/кг и:2000 мг/кг»

' ' - ' ■ ■ ■ . , у - ■ . ■ . ■

V' ШУЧЙО-ПРАКХИЧЗСЮШ РККОЬШЩЩИ • Для разработки системы мероприятий но восстановлению олодо-

v '" -24-; ■' ■ .

родоп почв, загрязненных свинцом» необходимо учитывать степень \ загрязнения зтихпочв. При низком уровне загрязнения /содержание свинца <150 мг/кг/ рекомендуется подбор сельскохозяйственных культур'мало чувствительных к негативному действию свинца, . При ореднем и высоком уровне загрязнения дерново-лодэолиотых почв / до 1000 мг/кг/ могут быть эффективны такие мероприятия) как. известкование; внесение ороганических удобрений и цеолита; При очень высоком уровне загрязнения / > 1000 мг/кг/ целесообразно -использовать эти почвы для выращивания технических культур, а в крайних случаях — удалять эагряэяенныП-олоИ почвы, .

□о материалам диссертации опубликованы следутаяие работы.. -

■ - ■ - .

". ■. ■ .. ' "■ i ■ ■■■■■■.:-. . -I* Восстановление плодородия почв, загрязненных тяжелыми металлами //Труды УШ конференции молодых ученых факультета почвове-" дения КПГ.-М., 1967, Деп. ВИНИТИ. • *

2, Пути устранения негативного действия свинца на растения //Труды ХИ конвенции молодых ученых и сотрудников ВИУА.- М., 1987. / в соавторстве/ / в. печати/. <2-/í

3,Реакция растений на повышенное содержание свинца в почвах, //Экотокоикслогия и охрана природ^ /Тез* докладов республиканского семинара 16-10 февраля 1988 г., Юрмала.— Рига* 1933; С.67._ /.в соавторстве/. . "

4, Г-чшвтта почв и растений от загрязнения тяжелыми металлами /Дез докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы по-, вшвения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия"'23-25 пая I9S8 г* - Москва, 1988, С. 20 /в соавторстве/.

5* Охрана и рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами //Материалы 2-ой Всесоюзной конференции "Тяжелые металлы в окру-' жаяцей среде и охрана природы.- М., 1988. С, 23 / в соавторстве/. JMS3463 от гб/Х11ЧИг.3.7р.Т.100.Тип.В/0"Знанио".