Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ НИКЕЛЯ И СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОДУКТИВНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ НИКЕЛЯ И СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОДУКТИВНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ"

Л ■ 20073

/I - 230Я-/ ■ .

ЙОСКОВСНИЙ ОРДВНА ЛВКИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ * РЕВШЮШШ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЭИЛЫВШ ГОСЯГШРСТВЕННЫЙ УШВЕРОИХЕТ ».и.в.лааожюовА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

Ва правах ртяишом

КИСЕЛЕВА ЕЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

Ш 631.811.«.7:631.445.34

ВШШИК яИКБЛН И СОВДШЕШЙ СЕРН НА НЕКОТОРЫЕ П0КАЗАТЕЙ1 ПРОДУКТИВНОСТИ

; дшшмкдашстой исяш

06.01.03 - почвоведение

А 8 ХОР В«ЕР А Т

двосвртацод яв омоканмв ' . учевой отепеав ' кавдшдата О«оаогвчеок«х ва^и

Москва - 1981

Работа выдодвена а aaöojpaiopaa радиовкологаи при кафедре ойщеро цочвоведеяия факультета доадовадения Московского гооу-даротвваяого уиявероатета ш. Ы.В.Лсионооова .

-Научный руководитель - доитор биологических наук, професоор Ф.А.Тихомароя ' Сфшшалыше ондоневты; док тер географичеоиях наук, : . - / ' ■ ■"' професоор В.В.Доброводьсиий

■'. кавдвдат биологичвоках iajit, ■.'■'.';:'..'■' доцент Л.И.Обухов . V.:. .

Веявшее учрвмеиив - Центральвый анотятут атроя-.. мического оболуяввашш оель- . v ■: " : о к ого хозяйства

- , Зашита двооарташш состоится " 4 " MQJ.&JOJ 19а/*г. в is4t:30u,; вау да тории ы -2ваэ ао еданяд с а е диалязвд овашо-, го советапо почвоведении К 053.05.16 в ЩУ иы.м.ВДшояосова.

0 даосертацивВиожно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведеиая МГУ. ' ■ Автореферат раэоолав "«36 еетя$р.р ise/Y. • Приглашаем Вао цриаять участвев обоуждениидиейертацщ • . ва ваоеданаиопедиалиавровавного совета по почвовадбвш в ИГУ . ш. Н.В.Лоыоцооова. а отэнэнва.авторефератв двух аяввмшшрах, эаверввниа печатью, просим нацравлдть so едреоу: П9899,1!ооава, ГСЦ| Ленинские грры^^акудьтот почвоведения, Учений Совет.

Учение секретарь • ■

спегшализвроваавого совета - Г.В.Нотузова

Г.ЧТЕДй!.»"

s;' jusB,

Ар;Туальирсть д^ш. Производственная деятельность чело века сопровождается поступлением в почву всевозможных аагряэ няших веществ, различных по химической природе и степени токсичности для. растений. К числу наиболее распространен них загрязнителей почвенного и.'растнтельногопоярова относятся; тяжелив металлы, в частности Никель. Основным источником его техногенного рассеяния в биосфере служат газодштвне выброси предприятий" горю рупкой п ромшленност и", цветной и черно Я металлургии, содераащвё также примеси серы и сернистого газа. Вокруг промышленных комплексов происходит образованием локаль нш очагов, где концентрация никеля в седа в почве » сернистого газа в воздухе многократно превосходит фоновый уровень. В в тих условиях их влияние на почву"н растительность будет не только раздельным, но и совместным (комбинированным). Избыток какого из этих факторов снижает продуктивность почвы. При их комбинированном воздействии реэулъткрукдиЛ эффект может быть не равен сумме индивидуальных эффектов от'факторов, действующие раздельно. ■

Несмотря на растущие масштабы загрязнения окружающей среду никелем и соединениями серн, ■ наблюдается-дефицит информации об их влвянги на продуктивность почвы по показателям, характеризующим развитие/ рост, урожай сальскохозяй^ ственяых культур и оценку его качества. Особенности же ком-

бмнгрованного воздействия этих факторов вообще до сих пор.;

.. ■ . . ■ ■ 1

не установлены. ■ \

Цель работы. На примере де рнов о-п од з ад ко той почвы еле- ' довело изучить аффекты, вызвапние как раздельны),) воз да Ветви ем никеля к'сегы в подве й сернистого газа в..воздухе йа некоторые показатели ее-пред^рв^р^,^^^ при оочеташ.л

. П«нтрыьо*й

ГЬу*« Бкелют«а 1

ордем Амзд» -

см^-.'кй! хя Зол р#в, аидмкш ¡5a. it. А, Тммарм***

- этих факторов, и выяснить сдачи ны,-оауолавдивешяе ооойвнво-стя ях проявлепвя. . ' • ' " ',.■ ^ ■;

роноввке эЬдачд исследования.- ; У ; ^- .-.. '"."Х.Спределатв ферма оотдаяешйприродаыхи внесенных а ' яочвувмделяя серы.проодедитьдинаыаку их трансформации в. почве я:оценить доступнооть для растений.. . ■ ;."'

' 2» Наследовать влияние серы на свойства почвы. -.

.■;": Выловить °сос)еяноотв развития рас те ни* я формировано« их урожая под воздействием никеля^ .V' ' • ' •' • 4, Изучать влияние серы на развитие, рост и урожай рао-тваиА цри поступления ее соединений,в растеяид черев корневые оаотеыы из почвы (в раде сульфатов)..и' непосредственно- из воздуха, <в виде.сернистого газа)..\ : .. V■ " 5»' Установить результируюаде эф£екты, 'вызванные ксмОиня рованным воздействием никеле и соединений сера на развитие,^ рост » уроЕай'раотеиай.- и шяонйть причины," обуславливавшие особенности я* проявления. .

6. Дать количественную.оценку перехода никеляи серы в рад,эеиаую $*?оиасоу в зависимости от их содерканяя в почве и в воздухе (даясерялстогогага) и фазы' разви тид р ас те аиЙ как врв. раздельной, так;я|цри совиестнш'воздействия; исследуеиых футоров,:.:'- !'.V '.'Vi ■■',■'■■ Г'/- ■■.':\~"1-'''■"

Науча^ новизна. Проведен сравнительный анализ-форм со-еДрнеияА природнах и внесенных в почвушкеля я серы. Иэуче-на динамика их трансформации в почве. ■ -v--> :" * ■

V,' ; Устааовлеаы гредащш концентрадвй никеля и серив почве, сернистого газа'в воздухе; оказывающие на раотешш стимулиру-шее. действиег выэвва1вие^х повреждение, снижение'урокая, -накоплеьяе э фятомасса В количествах, превышавших ГШК в про^ дуктах питания," м"тгбтальный~иоход,- : :■ - jr',::*;'-.\: . '"■

Впервые определены результирующие эффекты» вызванное комбинированны» воздействием никеля а соединений оеры на развитие, рост я урожай растений, и показана их зависимость от

соотношения концентрация исследуемых факторов я фазы развития

. . . * раотений. .

Дана количественная оценка.поступления никеля и серы в надземную фитомассу и их распределения я о отдельным органам . раотений в зависимости от степени загрязнения почвы и воздуха, фаза развития раотений как tipa раздельно», тан и при совместном воздействий. V . - • ■ . ;

Уотановлеиь наиболее чувствительные показателя, которые можно использовать вкачестве критериев оценки токоичности

■ ■ ■ : - ■ ■ ■ ' г ■

для раотений никеля и о седине ев й серы. ' '

Практическая ценность работы. Результаты, полученные.при изучении раздельного воздействия никеля, сера и сернистого газа на растения, в совокупности с данными по и*'накопление в надземной фитоыассе общественно дополняют ииевдиеся сведе-- няя о роли исследуемых факторов в жизнедеятельности растений и могут быть использованы для нормирования допустимых уровней загрязнения почви и воздуха. _ .

Установленные в работе комбинированные аффекты, вызванные никелем и соединениями серы, позволяют оценить степень -ряска для раотений ах совместного действия я внести коррек- ' тивв в разработку указанных нормативов»-Все_ ©то в целсм даст возможность наметить путй снижения отрицательных последствий загрязнения почвы и воздуха. . >

Лпробаци^.даастгы. Материалы диссертации долодены на,конференциях молодых, ученых (Москва, МГУ, 1905/ 1986, 1987;.Ма-харадзе-Анаоеули, ISE5), на 5 Всесоюзном'совещании по миграции зегрязнящих веааств в почвах и сопредельных средах (Об-

кииск, 1987),

Дуб^икации. Основные положения работы изложены в 6 публикациях в вида статей а тезисов докладов, в печати - работы,.

Объем райоты. .Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, с одер кит о гр аап ц машинописного текста, рисунков,-УЗ таблиц, I приложение, список литературы из »12/названий {из них 59 зерубешше).

■ ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования проводилиоь в условиях вегетеционних опы-. тов в течение I9S3-JSö5rr. 1 качестве объекта наследования была использована дерново-подзолистая легкосуглинистая окультуренная почва, находящаяся в севообороте овше 30 лет (Агро-биостанцпя ЫГУ, Чашников о, Московская обл.).

При постановке опытов в каждый сосуд, вмещавший по 5,5 (tr воздушно-сухой почвы (рйоол> - 5,6; сумма поглощенных оснований - 10,7 кг-зкв/ЮО г почвы; г уму о - 2,9%), добавляли минеральные удобрения в виде аммиачной селитры, калия фосфор-но-ккслого однозамещенного и калия хлористого из расчета .V- 1,0; Pj05 - 0,5; К20 - 0,4 г/сооуд. Никель в почву вносили в виде растворов при раздельном и уУ; SO^npu совместном с серой действии, В концентрациях от 40 до 500 ыг на I иг- почьы. Необходимые концентрации серы - от 0,2 до 1,6 г на I кг почвы (здесь и ралее везде все расчеты производили на сульфат-ион) яолучали путем частичной яла полной замены UH4J(0. на (Vh') StL 1 КCtва КЛ0,,о добавлением Л/ji.Для послед-

4 Z ** . ■ ' . ■■ \

него варианта, где концентрация азота в почве ера внесении ( ЛН^)2Sпревышала его дозу, поступившую с удобрениеп.ота-в^лся отдельно контроль, содержащий еквивалентное (по азоту) количество нитрата аммония. 1 ■

В сосуды высевала по 30 семяд овоа "Немчиновеjui8-2",'растения вь-р&щивалн до полной опелоотгн Влажность в почве поддерживали-около 60Й от ПВ. .- ..... ■

фумигацию овс а сернистым гаэм проводил ив фазах кушания и цветения в герметичной номера иэ полиэтиленовой плевка« в которую вводили необходимое количество S0t, ввделяпвегося при взаимодействии W^SO^ б . tfajlOj . Контроль содержания сернистого газа в.камере ооущеатвляля газоанализатором ГКП-1, Продолжительность экспозиции - 4 часа*: применяемые,концентра-дии - от I до 4 мг/м*. . : .' >

Отбор растителышх проб щрсиэводиля до фаЗЕшГ - кущение,' выход в трубку, колошййие.1 полная спелость,' почвенных - яа 25, 50 и 100 день инкубация-исследуемых элементов в почве (включая 7-дневную инкубацию «лементов до вью ева седяа), что соответствовало фазам -душе пае, колошение, полная опелооть. Агрохимическую характеристику и гр ану л оме тр иче сяий оо-отав почвы определяли общепринятыми методами, Содержание никеля В фитокасое и в вытяжках из почвы определяла методом атомно-аОсорОционноЯ спектрофотометр ни на прийоре "Перкин-Элмер 403", содержание серы -весовым методом.

Певгор носгь опытов 4-х кратная, реэультатв статистически обработаны, " ■ . ;. .. '

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Формы соединений природных а внесенных в почву никеля , ° и седа. -, ■ - ; ■ ..-■..."."

* 'в данном разделе основное внимание уделяется.анализу подвижных форм с (¡единений природных и внесенных в почву ш-келл и серы, т.к. ими в первую очередь определяется интеи аивность поступления атих элементов в растения, а в случав их избыточного содержания в почве - и токсическое воздайот-

вив на растения., ■ " ■ , ■

- рикел^.' Валовое оодерашше никеля в дерново-подзсишатоА почве составляет Ц,2 иг/кг, что ниже средней оОеопечонеооти почв данного тадавтдмэлемектоы. До 64л валового содержания находится в прочно фиксированном состоянии и сотреОлятьоя растениями не иохет. Оставшиеся приходятся на доли его под-важных ооедииений/ ос н овну в часть которых ЗС£») составляют кислоторастворимые форкы, извлекаемые 1н раствором ЦС1. Со- -держание водорастворимых.и оскенных фори соединений никеля, которые очятаатся наиболео доступными, для растений, незначительно {табд.1). ■'-*"■

"- Таблица I

■. д '■ .' 1 •

Формы соединений никеля в почве

на 25 день инкубшиш, общего содержания

Обшее со- ■ держание никеля в" ■ почве, : КГ/КГ ■ 1. ■ Р , Форми соединений никеля

I.Водорастворимые 2.03кэн-ше (в tfH, вытяжке pH 4,0). 3.Кислото-рас творимые (в 1н вытяжке на > ! 4.Подвижные 1+2+3 Б.Црочие*

11,2-к(контр. ) 0,9 : 5.4 " , 29,5 35,8 - 64,2

4P + к 2.4 ,44,9 - 23,4 . 70,7 29,3

60+ к 1,-9 51,5. 27,5 . 80,9 19,1

120 + к - 2,3 48, в ■ ' 25,9 77,0 23,0

150 + К 3,9 ■ 48,0 25,2 77,1 . ■22,9

200 + х ',3,6 49,3 22,0 : . 74(9 . .25,1

300 + К . 3,3. - 43,3 £0,1" 66,7 .. 33,3

400 + к . ■ 3,6 44,8 21,4 69,8 - 30,2

500 + д 4,5 50,7 * - 1 19,5 74,7 25,3 :

^Разность между общим содержанием никеля в почве (включая внесенное) я его количеством в составе подвидаых соединений. Сода входит и количество никеля,*поглощенное растениями.

.J

Таким обр аз о«, для данной почвы, характерно определенное соотношение подвижных соединений никеля, при котором Оольяая чаоть приходится на ого кислоторастворииые формы, в загрязненной почве (после внесения в нее никеля в указанных концентрациях) соотношения между подвижными формами соединений общественно меняется. В почве опытных вариантов основную чаоть аз них составляющего обменные формы соединений. Их количество варьирует от 43 до что в 8-10 раз превосходит .содержание обменных форм соединений в контроле. Повышается я с одер жанае водорастворимого никеля в среднему 2-5 раз; Соответ- __ ственно снижается доля его кис дот ор ас творимых форм ооедиие- ' ; ний. ■. ■ . .. ^ .'-.'..'■ ' ■ г ■■

. Очевидно, .что это приводит к изменения условий питания растений, т.н. количество доступных для них форм соединений никеля в почве резко возрастает. -■ .

По истечении 100-дневной инку баша данного элемента в почве суммарный выход его подвижных форм соединений, извлекаемых тремя яопольэуеиымп вытяжками,, снижается до 60-602. Можно полагать, что чаоть внесенного никеля фиксируетоя почленно поглощающим комплексом и переходит в более устойчивые формы соединений, свойственные природному никелю в почве. Однако я течение периода наблюдения равновесие не достигается; распределение внесенного никеля по формам.его соединений отличается .от соответствуадего распределения природного никеля.

ферз. Валовое оадержание серы в дерново-подзолистой почве составляет 912 мг/кг, что соответствует ее среднему содержанию в почвах данного типа. Основная часть 'сера - 82?.валового количества содержится в органической ферме, практически не доступной для растений. Из минеральных соединений серы в исследуемой почве преобладают труднор ас творимые сульфаты, як-

страгируеиые 1ц раствором НСГ (более половины минеральной серы в почве). Оставшееся количество, приходится на долю ее подвижных соединений - водораствори&ых. оулъфатов и соединений о еры, адсорбированных на поверхности почвенных коллоидов и извлекаемых обненно фосфатной вытяниой (табл. 2).

Таблица 2

формы соединений серы в почве на 25 день инкубации, % общего содержания

Общее содержание серы в почве, г/кг Фордсы соединений минеральной серы Органа ческая сера

I.Водорастворимые ¿.Обменные (в 0.01Н ВЫТЯ!. ,(в кн2ро4? 3,Кислото-растворимые (в 1н вытяжке нее) 1+2+3

0,912-к{контр.)" 3,4 . ■ 5,2 8,8 17,4 82,6

0,2 + к юл 6,3 9.4 25,8 „ 74,2

0,4 + к 16,3 6,0 8,4 30,7 69,3

0,8 + к 30,4- 7,6 8,9 47,1 52,9

1,6.+ к 46,8 7.5 10,9 65,2 34,8

В почве опытных вариантов соотношения между формам» ее соединений отдичазотоя от таковых в контрольной почве. Внесение серы в почву сопровождается повышением ее .содержания в составе минеральных соединений, в то время как абсолютное количество органической серы (на 25 день инкубации) па варианта« опыта меняется незначительно. В связи с этим, относительно к ее обтешу содержанию в почве доля органической серы снижается Золеечем в 2 раза по мере увеличения вносимых концентраций от 0,2 до 1,6 г/кг, Характерно, что возрастание содержания минеральной серы в почве происходит в основном за счет водорастворошх сульфатов, которые составляют более половины всех минеральных соединений серы в почве. По отношению к контроля их количество увеличивается в 3-14 раз. Содержание обмен-

ных и труд нор ас творимых сульфатов мало отличаются от их Содержания в контроле.

Со временем происходит превращение форм соединения минеральной серы, При инкубации серы в почве в течение 100 дней часть водорастворимых сульфатов преобразуется в труд-вор ас творим ые соединения, извлекаемые кислотной вытяжкой. Их' содержание по вариантам опыта возрастает до 13 - 20 % при в контроле. В почвах данвого'типа это связано,глав-ним'образо^с образованием основных сульфатов алшинид .и железа. По относительному с одерзании адсорбированных форм соединений серы значимых различий в начале и в конце опыта не обнаружено.

В целом, количество минеральной серы в почве снижается. По-видимому, за истекший период соединения сери могут . частично.включаться в процессы трансформация органячвокого Вещества. • •'Л '•

Равновесное состояние между формами соединений серы в почве опытных вариантов йе достигается.

Изменение свойств почвы дод воздействием свры. Установлено,-что сера, внесенная в почву в количествах 0,8 и 1,6 г/кг вызывает ее подкисленяе. Через 25 дней взаи- . молебствия серы о почвой рН солевой в.чтяккя достоверно уменьшается яа 0,3-0,4. Наряду с этим отмечается некоторое повыше- -ние гидролитической кислотности почвы цо 2,75-2,52 мг-экв/100 г г почвы при 2,47 мг-экв/ЮО г в контроле. Обменная киолотпость почвы в данных вариантах возрастает почти в 1,5 раза (до -0,096-0,102 мг-экв/100 Г почвы при 0,059 мг-экв/100 г в коп-троле). По истечении 100 дйеЙ инкубации йеры кислотность почвы снижается, чему способствует переход серы в более 'фиксированное состояние. " ; : ■-*■■■■■■■

■ рлияние никеля на развитие, рос? ц урожай овса. Вго pq-коплеия? в Фитвдассе.

: Концентрации'никеля в почве от 40 до 120 мг/кг для овоа можно отвести к толерантным. В втих пределах хотя и отмечаются неКОтсрые признаки угнетения растений (хлороз, торможение роота), однако они проявляются на ранних фазах ах развития и ■ ■ наиболее выражены в фазе 3-х листьев. В дальнейшем.эти признаки исчезают, и к кона; вегетационного периода в вариантах с внесением никеля в количествах 60 я 120 мг/кг получена достоверная прибавка урожая зерна (табл,3.) ': '-Y, -О "■.'■ - ;"'■ Таблица 3

. Влияние никеля на некоторые показатели * 'структуры урожая овса

. Несено никеля в почву, ' мг/кг Высота растений, -. он , Число колосков в метелке Масса зерна, -г/сосуд Ыаоса соломы,: г/оооуд Масса 1000 зерен, г ■.

всего норм, разв.

контр. 61,0 24,5 10.3 4,0*0,1 7,7*0.4 31,3

5 40 64,6 34,5 IS, 7 4;5*0,Э - 7,4*0,4 30,1

в во 72,3 26,2 20,2 5,9*0,5 7,1-?0,3 га,9

м 120 Л 71,4 24,8 , 19,0 5,5*0,4 Л 7,0*0,5 28,7.'

СЧ

коатр. . 01,5 23,6 17,7 3,9*0,3 150 V ' 57,6 21,1 ' 17,2 3,1*0,4 ■ 200 ■ 59,0 нет ■ данных 1,6*0,3

7,1*0,3 6,3*0,6 5,9*0,3

30,6 25,6 22,0

/ Воздействие никеля на овес в количестве 150 иг/кг вызывает ухудшение его развития, однако,нз^приводит к статистически значимому изменению урожая зерна и соломы. .

В.настоящее время токсичной дринятб считать такую концентрацию загрязняющего вещества В яочзе или в воздуха, при которой урожая сельскохозяйственных культур достоверно снижается на 5-Щ>. Исходя из этого, токсичная концентрация ни-

келя для овса в опытной почва составляет около 200 мг/кг!

Увеличение содержация 'никеля в почве до 300 мг/нг~и бо- : лее оказалось.губительным для овса и привело к летальясмуяо-ходу в конце четвертой, недели его развития. ■ ;

■ Для характеристики "поступления никеля в.растения использовали коэффициент накопления (К.н;), представлящий отасое-пие содержания никеля в сухой фйтомассе к концентрата в почве "его подвижных соединений (табл. 4). ■ ;■ . :..

■,".,'. ■'■■.■-: .Таблица 41.;' > ■■

-,-,. Коэффициент накопления:никеля'в растепиях

Внесено никеля " в почву, МГ/КГ Кущение : Выход .. в труб- KJ ■■; ( • Колошение .Полная-спелость

лист стебель метелка ■ эерно|ооло-|ма :

контр*. 0,60 0,55 ;.0,57 о,за 0,73 0,51 0,35

и 40 ■ 0,90 0,71 0,41 0,38 ■ 0,85 1,15 0,63

- 1 80 0,75 0,52 . о,за 0,29 0,69 , ; 0,64v 0,54 >

и 120 ■ Y. 0,63 0,43 0,37 0,23 0,51 0,52 0,35

контр. ' 0,65 0,59 : . 0,60 • Й,Э0 0»76 0,54 0,30

150 ■ 0,59 0,39 . 0,32 ,0,20 0,49 - 0,47 0,32

и 200 0,51 ■. _ . ■ 0,25 . 0,14 ,^0,40 0,30

■0 300 1,43 -Г и бел Ь .. :Р а о т е кий

СМ .400 3,35 - ги бел Ь Р а с те ВИЙ .;■:

500 . 6,94 г и бел Ь а* о. т е н и 'Яу.''

■ - , Из. данных,. приведенных в таблице ,^-следует, что при-переходе от фазы кущения'к колошению-К.я.' никеля в растениях снижается. Это может, быть'овязано" не только, о*фаэой^развития V растений,' но^и,о уменьшением подвижных форм соединений никеля в почве эа этот период. В фазе полной спелооти поступление данного мемейта в надземную часть раотениП уояливается.. .. , ) 'Четко выраженное снижение К.н.' нвкеля;в растениях отме-;:

чается о повышением его концентраций в почве ог 40 до 200 мг/кг, Цожно'полагать, что в этих пределах на пути транспорта пике ля вфитоыасоуу растений функционируют физиологические барьеры, ограничивавшие поступление элементаv из почвы в надземную часть, При концентрадиях более 200 кг/кг К.н. никеля резко возрастает, что объясняется нарушением барьер-' вых фуннцай растений при токсичных уровнях загрязнения почвы.

Распределение никеля по отдельным органам растений нерав номерво, преимущественно он концентрируется в метелках и в зерне. Учитывая способность овса накапливать никель В рвцро-дуктивиых органах, не рекшендзется посев етой культуры вблизи предприятий, в состав выбросов которых входах никель. '

Влияние,серы'и сернистого га^а наназвитие. рост и урожай овса. Накопление серы в Датомасое.

~ В дерново-подзолистой почве доступная для растений оера находится в Дефиците,-.Ее дополнительное внесение » почву в ; количествах 0,2-0,8 г/кг благоприятно сказывается на развитии овса. Это вцражаетоя в уоилешш его роста, увеличении фито-масоы, .ускорении срока созревания зерна. Результатом действия серы в указанных концентрациях явилась прибавка урожая зерна, достигавшая наибольшей величины в варианте с внесением 0,4 тДг серы (табл. 5-а), , •

Повышение содержания серы в почве до 1,6 г/кг вызывает ухудшение развития овоа' по воем приведенным показателям, что в итоге, цриводит к доотоверному падение массы зерна и оохомы более чек на соответствующих сорогу токсичности.

фи воздействии, на растения сернистого газа (табл. 5-6) ■ установлены его толерантные концентрации, которые не вызывают статистически значимого изменения урожая зерна, В условиях ваших експериментов эти концентрации составляют I и

2 нг/мэ. Увеличение содержания сернястого газа в. воздуха' до 4 «г/иэ приводит х повреждению растении и достоверному с имению массы зерна почти на 30#, что значительно превышает. установленный порог токсичности. Г Л. " '' ' ■ V ' . '. Таблица 5 ' Влияние соединений серы на некоторые показатели структуры урожая овса

Вариант. Высота раоте-. ш(1, . си Число колосков в метелке Наоса зерна, г/сосуд Касса соломы, г/сосуд Масса ЮСО зерен, I1

всего норн, раэв.

а) 50** г/кг (при внесения серы ш почву)

контр. ; 61,0 24,5 18,3 , 4,0^0,I 7,7*0,4 зг,з

0,2 63,4 - 25,6 1716 5,6±0.2 7,9*0,3 31,9

0.4 , 65,7 27,2 22,5 8,7*0,3 8,0*0,2 32,1

0,8 , ; 64,4 24,7 20,3 6,5г0,3 7.2*0,1 34,1

контр. 62,4 23,7 17,9 4,3±0,2 7,5*0,3 31,0

1,6 ... 60,0 19,4 " 15,8 31& 6,4*0,2 ■31.3

в) ¿0г ,' «г/мэ(при поступлении серниотого газа из воздуха)

контр. " 61,0 . 24,5 18,3 4,0*0,1 7,7*0,4 31,3

I 62,0 23,5 17,6 3,9±0,3 7,0*0,1 31,3

: 2 ■ 61,4 /22,1 ' 15,5 3,8±0,5 6,7*0,2 30,5

..■ 4 61,6 20,У ■ 12,6 2,?±0,4 6,9*0,1 .30,3

Независимо, от.природы и свойств загряэняшвк веществ.; . чувствительным» показателями, которые можно иопольэовать ь качестве критериев оденкд токоичнооти этих веществ для растений, являются показатели отруктуры репродуктивных органов,-

В соответствия о табл. 6-а наиболее, интенсивно оера поступает в раотения в фазе выхода в трубку. т.е. в Перивд дифференциации отдельных органов; . '.". ; ■ х

. . ' Таблица 6

Содержание серы в растениях, ::г/кгсухойыаоси

Вариант Кущение Выход ■ в труСку Кололенае Полная спелость

лист стебель метелка зерно оолсма

ноьтр, 0,2 : 0,4 0,8 КОНТР» 1.6

г/кг (цри внесения серы в почву)

2,03 ,2.07 2,25 г,еэ 2,07 2,8?

3,06 3,19 3,49 3,633,11 3,93

3,09 4,05 4,41 5,37 3,02 5,55:

1,22 Г, 27 1.53 1,77 1,19 1,85

1,32 1,66 1,89 2,03 1,35 2,07

, 0,72 1,10

0.80 1,16

: 0 ,84 1,56

0,94 1,66

0.69 1,13

-.1.19 1,74

0) 50г контр,

I

.24

,иг/м3 (цри поступления сернистого газа из воздуха) 2,03 3,06 3,09 1,22 1,32 С,72 1,10

. . - '' ■ 1,Ю 1.46

. ' ■ -. . - ■ - : 1,13 1,69

,.-.■"' : - ■ _ - - 1,33 : 1,85

В фазе иолошеьия содержание серы в листьях и метелках превышает ее содержание в стеблях. Распределение серы по зтш органам происходит я соотношении - яист:стебедь:йетеяка -311:1,2. В фазеполвойспелости с одер каше серы в зерне ниже, чем в сслше, на чего можно закатить, что во время формирования урожая в репродуктивные органы растений транспортируется столько оерь,. сколько веобхсдикс для образования свойственна* нн оргаяачеоких соединения. Количество серы, поглощенное о верх втого, остается £ вегетативных органах.

_ Азральное загрязнение растений сернистым газом также приводит к накоплению в них серн (табл. 6-6).

К допрос,у о нормировании допустимых "у ррвдей загрязнения^ ро^вы и ¡воздуха.

Б настоящее время ДДК никеля в почве отсутствует. По -скольку употребление в пишу сельскохозяйственной продукции, загрязненной никелем, .может нанести вред здоровые человека а животных, то разработку этого норматива следует веста о по -знавй выявления тех концентрацдА никеля в-почве, при которых его "содержание в растениях не должно превышать ПДК в кормах и продуктах питания. Утвержденная (врекекно) санитарно-гигиенической службой Минздрава ООО? ПД1С никеля в зерне составляет 0,5 мг/кг продукта. '■" '.■'-'

Однако и в настоящей работе л во сведениям других авторов содержание никеля В зерне овса, выращенного ьа незагрязненной (фоновой) почве, выше существующей ЩК. Это требует, по-видамсыу, ее корректировки.

При внесении в почву 40 мг/нг винеля (наименьшая из исследуемых концентраций) его содержание в зерне боле$ чеу в 70 раз превосходит установленную ПДК. Отметим, что в таксы ' количестве никель не вызывает повреждения растений, более того, приведет я некоторой стимуляции их роста.

Таким образом, при нормировании допустимого уровня загрязнения почвы никелем в качестве-лимитирующего фактора в первую очередь, должен выступать таксЯ критерий кав ЩК никеля в рационе человека и животных.

Нормативы на предельное содержание серы в почве также отсутствуют. Что касается сернистого газа, то утвержденные ЦЕЛ загрязненности атмосферного воздуха действуют применительно к человеку. Вопрос о разработке нормативов данного токсиканта для рйстенйй до сйх пер остается дискуссионным.

Сера ье столь токсична для живых; организмов кал никель,

а вред от ее избыточного накопления в фитодасое проявляется косвенно через ухудшение качества производимся продукции (снижение содержания белка, сырой клейковина в зерно я цр.), В связи о этим, нормирование допустимых уровней эагрязнешя почвы и воздуха соединениями серы должно проводиться с учетом »того критерия. Другим критерием как при почвенада, тан я пря воздушно* пути поступления серы в растения, может выступать

- повреждение растевай Я снижение урожая. На ооновапвх получэы-ных данных токсичная для.овса концентрация серы в дерново-подзолистой почве составляет 1,6 г/кг, сернистого газа в воздухе 4 мг/и3 (при 4-часовой фумигации). В качестве еще одного Критерия можно использовать ухудшение-овоЕств почвы, Кая установлено, та же концентрация серы приводит и к наибольшему подкислекию почвы,

. Комбинированное воздействие никеля-я соединений серы на некоторые показатели продуктивности дерново-подзолистой

Количественная опенка результата взаимодействия 2-х факторов основана на сравнении фактически наблюдаемого (результирующего) эффекта комбинированного воздействия этих факторов 2) о расчетным эффектом равным сумме фактических

- эффектов от каждого фактора в отдельности (Э^ я Э2). Такой метод оценки пригоден лишь в том случае, когда аффекты, обусловленные 'вооледуемша факторами, относительно невелики.

Величина эффекта рассчитывалась следующим образ«*: г (Цх - П_)' 100 (По-П,,)*1С0 <ПГ --ТЫ'ГСО

: . , , :

где П - это показателя, котике применялись в качестве кря-териев оценке оостояния растений в контроле (Пд), ' а также

. при воздействии каждого из факторов раздельно (П^, 1Ь>) * совместно . . .;

Аналогично рас очи ты запись эффекты ¡» при 3-х факторном взаимодействии.. ': ' ■

Влияние комбинированного воздействия никеля и деры на . развитие, рост II урожай овса. "

Установлено, что результат взаимодействия никеля и'серы в значительной степени определяется возрастом растений. -\ ~ Оценка динамики роста овса и накопления фатомаосы свидетельствует, что совместное влияние эти* факторов.наиболее благо- -приятно для его развития от появления-всходов до фазы 3-х листьев и от колошения до полной спелости. Эти результата*В совокупности с дакныки структуры урожая позволили заключить,что наблюдаемые еффенти комбинированного воздействия шшеля и серн зависят также о? соотношения концентраций исследуемых элементов с почво*(рис. I). '

лцкель-8Д : никель-120

Рис. I. Комбинированное воздействие" нияеля (кг/кг) . и веры С г/кг) на урожай зерна овса С - расчетный эффект взаимодействия (Э|+2) Й - наблюдаемый эффект взаимодействия (Э^ г)

- Во всех вариантам наЛлвдаемые эффекты выражаются прибавкой урожая зерна,которая достигает наибольшей величины при -сочетаний.80 мг/кг никеля я 0,4 г/кг се^ы. . '.

'Внесение БО мг/кг никеля и 0,8 г/кг серы способствует некоторому улучшении формирования урожая овса, поскольку масса зерна превосхсщит^расчетннй уррвень^ Отметим,однако,что она меньше, чем в предыдущем варианте. 7 . V Y'

При взаимодействия 40 и!20-мг/кг никеля^с теми же кон- > "пентрадилми серы прибавка урожая зерна по сравнению с рассмотренными ранее вариантами спижавтся.^ ' ■ " . - -„" • . • Исходя из этих, даннкх можно заключить^ что имеются та- ч кие соотношения конце нтраций никеля не еры в почве, которие Оптимальны для развития растений л дают наибольшая вше од, про- • дукция, а отклонения от втех соотношениЗ в ту пли Енув сторо-. ну менее благоариятни. '. ■'. \ - - ' ■■.-'- '■',.-.

: f Значимых различай в накопления щжеля и* серы, в растениях при их ■ с orne с тн ом, п оо тугошнри из почвы по сравнению с раздельным не обнаружено. i;Ñ/,' ■. " . • Впкяиео ttweiCTR[»данного воздействия ну^щ ^сернистого уаза на урожаГГ овса. Накопление ник;ел? р питоуассе. .■'■"'.'**'_.

' Фумигацию овса се рнистам газ ом проводил:; в $аае цветения, поэтому, результат его совместного', с никелем воздействия оценивался по кзмененяю массы зерна (рис.2)., \ : В данном эксперимента снесенные в почву концентрации;ни-■ келя составили* 40," 80. и 120 мг/кг, однако статистически значимое изменение урожая зерна отмечается в вариантах, где никель сочетается с сернЕетым .газом только при .двух последние . концентрациях. В а нас пределах- взаимодейстпке гсследуешх 'факторов привбдпт к;падению прибавки урожая "зерна по сравнению с ' расчетной,причем масса зерна сникается тем башве.чем вьспа ico-

держааие никеля в почве и сернистого таза в' воздуха.

в) 3

о v

la

60

40

2Э

яикель-80 ннкеяь-SQ - ^

S02_I : s?i~2 " никель-12Э «икель-120 • S0* -I

à

вариант

Рис, 2. Комбинированное воздействие никеля (мг/кг) ■ и сернистого газа (мг/м5)'на урожай зерна'

овса ■'■' ■■■■'* ./'..V-.:■ .

' . 00означения аффектов те же, что на ряс.I.

Установлено, что фумигация растений сернистым гаЗсы . уВиливает поступление в них никеля из потом* Н.р, никеля 5 фит ом ас о е увеличсваетсяв 1,5-2 раза цо сравнена» о раздельным воздействием этого элеыеата. Извеотао, что ввд влиянием сернистого газа" у растений происходит псдкио ленив клеточного сока. Вероятно, чтобы оолабить этот вредный цроцеос> требувт-ся дополнительное поступление злемёнтов питания из почвы,- s том числе поглощается а никель. Ло-видимрму, повышенная аккумуляция никеля в фятомассе после обработки овса сернистым газом (три взаимодействии наследуемых факторов и приводит к некоторому ухудшению формирования урожая зерна, однако не настолько^ чтобы вызвать его падение; до контрольного уровня.

С учетом данных, изложенных' в предыдущем разделе,.мож-яо сделать вывод, что в сочетании с воздействием никеля

воздушный путь поступления серы в растения будет на столь бла-

гоприятен по сравнению о почве ниш, т.к. пра той же степени загрязнения почвы никелем он сопряжен о большим его накоплением а компонентах урожая, а значит о опасностью превшеная -ПДК никеля в продукция растениеводства. Поскольку в условиях промышленного производства воздушный путь поступления серы в растения преобладает, возможность, таких последствий следует учитывать при разработке ПДК никеля в почве.

. Влияние к окбинлр рванного воздействия серы и серниотого ■ газа на урожай овоа. ■ ; -

Совместное воздействие сернистого газа и серы в количестве 0,2 г/кг не приводит к изменению урожая зерна овса - ' ^расчетные и наблюдаемые аффекты близки (рис. 3).

г> я)

I" 120 ■■

80

Ü

сера-0,4

sot-i

ceos-O.A.

50Г-2

оера-0,2 сэра-0,2 S0*-I SO^-2

40.: r-i_ 1

cepa-0,8 серг-0,8 S0*-I S0*-2 -

вариант

Рис. 3.. Комбинированное воздействие серы С г/кг) v и сернистого газа (нг/мэ) на урожай

зерна овса ;

Фумигация в фазе цветения ■"■...:

.Обозначения.эффектов те же, что на рис.I

У растений, выросших'на почве с более вноокш содержанием серы (0,4 Я 0,8 г/кг), после их обработки сернистым газш -

прибавка урожая'зерна падает по мере возрастания концентра- ' шй данных факторов. Из этого следует," что фумигация овса сернистым газом в сочетании о избытком доступной серы в почве менее благоприятна для образования зерна, чем при оптимальной концентрация серн в яочве. 1'ожно предположить, что в условиях комбинированного воздействия соединений серы при соотношениях еще больших концентраций исследуемых факторов в почве и в воздухе не исключается вероятность проявления негативного аффекта иа формирование урожая, ' ■

' рлияние комбинированного воздействия никеле, серы и сернистого газа на развитие и урожай овса. Накопление серы в Фи-томассе.

Фумигацию растений сернистым газом при изучения комбинированного воздействия исследуемых факторов проводили в фазах кущения и цветения (рис,4).

й и

В! о ■3

160

120

80

40 О

накель-40 +

сера-0,4

ч-2

пикель-80 +

серл-0,4

никель-120 никель-8J сера-0,4

никель--10 +

сера-0,8

— га

>

—

П

>

—

✓

—

+ .

сара-0,8

-2

/

/н

у.

някель-120 +■

сера-0,8

вариант

Рио.4, Комбинированное воздействие никеля (мг/кг),серы (г/кг) и сернистого газа (мг/мэ) на урожай зерна овса | I - расчетный эффект взаимодействия - наблюдаемый эффект взаимодействия' (¿йкигация в ^азз кущешя) -

Е=} - ыаблюдаеньГ: эффект вэат/.одействия (Йцигаций в цветения)

■'■"-:-' ■ 22 Как видно из рисунка, обработка овоа сернисты» газом На фоне повышенного содержания в почве никеля и серы менее благоприятна для растений в тот период, когда они находятся ' в фазе цветения (в отличие от фазы йущенид), вызывая меньшую Прибавку урожая зерна.

Наблюдаемые аффекты после фумигации овса в фазе кущения при взаимодействии исследуемых факторов, в целом, аналогичны тем эффектам; которые вызвана только никелем и серой (он. ряо.1). Таким образом, обработка растений сернистым газсы на данном 'этапе их развитие не влияет в дальнейшем на формирование урожая зерна.

Содержание oeim в фитомассе овоа при проведении наото-ящего зксперИмента возрастает на 0,3-0,7 кг/кг по сравнена» только с почвенным путем поступления оеры в растения, что может привести к ухудшению качества производимой продукция. Такая же закономерность наблюдалась я при совместном влиянии серы и сернистого газа (без никеля).

Подводя итоги'изучению комбинированного воздействия никеля, серы и сервиотого.газа на раотения важно, отметить сде-дущее: ■ . ■..".. . ■■

- результат взаимодействия всследуекых факторов: зави-оит от соотношения их концентраций в почве и в воздухе и фазы развития растений. Б пределах толерантных для овса концентраций никеля и соединений сера реэультирулпве эффекты „ £ыражаягся прибавкой урожая зерна, Вместе' с тем, они, как . Ъравило, меньше суммы индивидуальных эффектов о^ факторов, дейотвуюцих раздельно;

, - .возможность превышения ДДК никеля в урожае'вследствие

усиления его псютуплашя из почвы в растения под везде Ветви— ем сернистого геэа, иохет докладывать дополнительные огралл-. чеидя на содержание никеля в почве. ■'.■■';

выводи' ''

1. В дервово-подзолиотоа почве основная часть природного . никеля находится в срочно фиксированное состоянии, не доступно» для растений.' Среди подвижных соединений этого алемента

в почве преобладают его киолотораствсршые форма, Внесеаве никеля в почву (в количествах от 40 до £00 кг/иг) приводит в увеличению его подвижных соединений в основной за счет обменных {в'8-10 раз) а в каншеИ отепенв-водорастворимых {$ 2-5 раз) форм. Цри 100-дневной инкубации никеля в почве содержа-ние-его подвижных ферм соединений снижается. .

2. При внесении оеры в почву в количествах от 0,2 до . 3,6 г/кг наблцдаетоя существенное изменение соотношений между органической и минеральной серой а сторону увеличения'ее минеральных соединений,более половина изкоторых составляет водорастворимые,сульфата. Следствием избытка оеры в почве является ее подкиоление. Со временем часть сульфатов,поступивших в почву, преобразуется в труднсрас творимые ооздинэния или прочно фиксируется почвой. Кислотность почвы снижается. "

3. Овес является культурой, аккуму лиру шей ивкедь'в ре-' Продуктивных органах в балызей степени, чем в вегетативных. Цра внесении в почву. 40 мг/кг никеля (наименьшая из исследз-емых концентраций) его содержание в зерне более чем в 70 рае превосходит установленную ПДК никеля в продуктах питания. В — связи о атвм, на землях, находящихся в зоне влияния промышленных предприятий, следует производить посев более устойчивых к воздействию нинеля.оельскохозяйственных культур."' " ---4. Установлены следущае градации концентраций нивеля

в почве по характеру ого воздействия на растения: 40 -120 иг/кг - стимуляция развития и роста овса с наибольшим . прироста» урожая зерна при внесения £0 мг/кг никеля} 150 -200 мг/кг -. ухудшение развития растений (при 200 мг/кг падение урожая зерна к солоны более ШЛ, что соответствует порогу токсичности); 300-500 мг/кг - летальный исход.

5. В дерново-подзолистой почве доступная.для раотений ~ сера находится в дефицитен Еа дополнительное внесение в почву в количествах 0,2-0,8 г/кг'способствует улучшению формирования урожая, зерна овса, достигающего наибольшей величины

в варианте о внесением 0,4 г/кг серы. Порог токсичности серы s почве для овса, щри котором урожай зерна я соломы снижается более составляет 1,0 г/кг,

6. .Толерантные концентрации сернистого_газа в воздухе для овоа в условиях его кратковременной фуиигащш в течение-4-х часов находятся в.пределах до 2 мг/мэ. Токсичная концентрация сернистого газа, вызывающая снижение урояая зерна более ICíS, равна 4 кг/м3. ,. '

7. Результатом комбинированного воздействия никеля и соединений серы на некоторые показателя продуктивности дерново-подзолистой почвы при всех изученных условиях их совместного поступления в растения является прирост урожая зерна, наибольший выход которого получен при разной сочетании никеля, серы и сернистого газа в количествах соответственно 80 мг/кг!. '

'0,4 г/кг; I мг/м9. Шесте о тем, результирующие аффекты, .как правило, меньше расчетных (равных сумме эффектов от каждого из факторов в отдельвооти) и зависят от фазы развития растений и соотношения концентраций исследуема г факторов. Разница кежду-расчетными и результирующими эффектами увеличивается по мере возрастания концентраций никеля и о еры в пбчве и сернистого газа в воздухе.

. 8. фумигация osea сернистым газоц усваивает исступление в них никеля из почвы при совместном воздействии этих факторов. Поэтому в условиях промышленного загрязнения окружаадей среды никелем и соединениями серы воздушный путь поступления серы в растения (в виде сернистого газа) будет менее благоприятен по сравнению с почвенным (в виде сульфатов), поскольку он сопряжен о повышением содержания никеля в сельскохозяйственной продукции. Это может накладывать дополнительные ограничения на загрязнение почвы никелем.

' Материалы диссертации опубликованы в работах';

1.Влияние выооких концентраций никеля на продуктивность растений.'- Тезисы докладов Есес.кодф. молодых ученых и спе- . циалистов,-поов. 40-летию Победы над фашиэмок.-г.Иахарадзе-Анасеули, I9S5, с.57.

2. Влияние различных концентраций никеля на развитие растений ячыеня и овса.- В сб.: Труды ТО ко»$. молодых ученых ф-та почвоведения Моск. ун-та.-ti., 1985, о. 100-103. Деп. в Birami 9 февраля 1Ш7 г., Я S52-B-S7.

3. Влияние комбинированного воздействия никеля и соединений серы на развитие и урежай овса.- В сб.: Т^уды. УШ конф. молодых ученых ф-та почвоведения Моск. ун-та.- M., 1986,

с. . . Деп. в ШНШ'П (в соавторстве).

4. Влияние соединений серы на свойства дерново-подзолистой почвы и урожай овса,- В сб.: Труды 5 Всесоюзного совещания "Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах".-г. Обнинск, 1987, с. (в соавторстве).

5. Влияние высоких концентраций тяжелых металлов на рост и формирование урожая овса е зависимости от срока внесения.- В сб.: Труды IX кокф. молодых ученых ф~та почвоведения tíocK. ун-та.-'«., I9S7, с. . ien. в EïHûTil

( в соЕзторстье). '.''.'

6. Действие и воследеЯствив меди и никеля в почве на : растения.- Веотяик Моск. уя-та, сер. 17 почвоведение,'1908, к / , о,30-33[в соавторстве). /

Л5СЭ51 от 21 /лП-в7г. Зэк.4р.Тир.100.Тип.В/О "Зиаппа" : -