Влияние различных мелиорирующих средств на плодородие супесчаной дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценозов, подвергшихся полиметаллическому загрязнению

Кижапкин, Павел Павлович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Влияние различных мелиорирующих средств на плодородие супесчаной дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценозов, подвергшихся полиметаллическому загрязнению
ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние различных мелиорирующих средств на плодородие супесчаной дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценозов, подвергшихся полиметаллическому загрязнению"

КИЖАПКИН ПАВЕЛ ПАВЛОВИЧ

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕЛИОРИРУЮЩИХ СРЕДСТВ НА ПЛОДОРОДИЕ СУПЕСЧАНОЙ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЦЕНОЗОВ, ПОДВЕРГШИХСЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ

Специальность 06.01.04. - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -2006

Работа выполнена на кафедре агрохимии факультета почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

Доктор биологических наук, профессор Л. А. Лебедева

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Н.И. Аканова

кандидат биологических наук Н.Ю. Гончарук

Ведущее учреждение:

Федеральное государственное учреждение

государственный центр агрохимической службы «Московский»

Защита диссертации состоится 24 января 2006 года в 15ч. ЗОмин. в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета К 501.001.05 при МГУ им. М.В. Ломоносова

Адрес: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские Горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направить по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские Горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, Ученый совет.

Ученый секретарь диссертационного совета

МГУ.

Автореферат разослан Л декабря 2005 года.

доктор биологических наук

Г.М. Зенова

CL006 ft

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы Осадки сточных вод (ОСВ) коммунального хозяйства могут рассматриваться как ценное органическое удобрение. Если коммунальные стоки не загрязнены тяжелыми металлами (ТМ) и другими токсичными соединениями, то перспективность применения ОСВ в практике сельского хозяйства не вызывает сомнения (Final report..., 2001). В странах ЕС и США от 30 до 80% получаемых ОСВ используются в качестве органического удобрения.

В нашей стране в 60 - 70-е годы ОСВ применяли достаточно широко, но в экологическом аспекте - бесконтрольно. По сведениям Госкомэкологии и Роскомзема в Российской Федерации свыше 2,4 млн. га земель загрязнены бесконтрольным применением органо-содержащих отходов, в том числе ОСВ коммунальных хозяйств.

В мировой практике основным приемом реабилитации почв, загрязненных ТМ, является перевод последних в малодоступные для растений формы. Не существует универсального способа мелиорации загрязненных земель, поскольку выбор того или иного метода зависит от уровня и типа загрязнения, свойств почвы, расположения объекта на местности, наличия вблизи хозяйств дешевых мелиорирующих средств, специфики хозяйства и многих других факторов.

Перспективным направлением в применении ОСВ может являться одновременное (совместное) внесение в почву ОСВ и мелиоранта. В этом случае в почве будут происходить иные процессы трансформации загрязняющих веществ, содержащихся в ОСВ. Этот прием может позволить увеличить дозы ОСВ и существенно улучшить баланс органического вещества в почвах.

В этой связи весьма актуальной задачей является сравнительная оценка наиболее перспективных и недорогих приемов мелиорации сельскохозяйственных угодий, уровень содержания ТМ в почвах которых, хотя и превышает ПДК, но не является критическим для растений, а также разработка приемов совместного использования ОСВ и мелиорантов.

Целью данного исследования является сравнительное изучение действия и последействия извести, глины, цеолита и вермикомпоста на агроэкологическую обстановку в агроценозе, основным органическим удобрением в котором являлся ОСВ очистных сооружений г. Владимира.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучить влияние последействия и прямого действия извести, глины, цеолита и вермикомпоста на агрохимические свойства супесчаной дерново-подзолистой почвы при однократном и повторном применении высокой дозы ОСВ.

2. Исследовать влияние последействия и прямого действия извести, глины, цеолита и вермикомпоста на трансформацию ТМ в почве и их поступление в сельскохозяйственные культуры через четыре года после однократного применения ОСВ, а также при повторном внесении осадка.

3. Изучить влияние последействия и прямого действия мелиорантов на продуктивность и экологическое качество растений клевера, озимой пшеницы и ячменя через четыре года после однократного применения ОСВ, а также при повторном внесении осадка.

Научная новизна Впервые дана комплексная агроэкологическая оценка последействия извести, глины, цеолита и вермикомпоста для детоксикации ТМ в почве через четыре года после однократного применения высокой дозы осадков сточных вод и после повторного внесения ОСВ, а также прямого действия мелиорантов при их применении после двукратного внесения ОСВ. Показано, что эффективность мелиорантов различна. Она зависит от вида ТМ, его концентрации в почве, от индивидуальных особенностей выращиваемых культур. Установлено, что известь, глина и цеолит даже через 4-5 лет после однократного внесения оказывают сдерживающее воздействие на образование доступных для растений форм ТМ, а также на поступление элементов загрязнителей в сельскохозяйственную продукцию. Показано, что наиболее эффективными мелиорантами, снижающими количество биодоступных форм ТМ в почве, являются известь и глина, а также их совместное применение. Однако при достигнутых в опыте уровнях загрязнения почвы Cd и Zn эти мелиоранты не смогли обеспечить надежного получения экологически безопасной продукции озимой пшеницы и ячменя.

Практическая значимость Полученные данные могут быть включены в рекомендации по детоксикации ТМ на загрязненных супесчаных почвах при внесении ОСВ. Данные по динамике поведения ТМ в системе почва - растения при внесении ОСВ могут быть использованы для разработки рекомендаций по совместному применению ОСВ и мелиорантов.

Публикации По результатам исследований опубликовано 6 работ.

России» (Новосибирск, 2004); Международной научно - практической конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, 2005), а также на заседаниях кафедры агрохимии факультета почвоведения МГУ (2003; 2004; 2005).

Объем и структура диссертации Диссертация включает введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, результаты экспериментов, выводы, приложения и список литературы. Материалы диссертации изложены на /3/ страницах машинописного текста, содержат 20 таблиц, 20 рисунков. Список литературы включает наименований, в том числе ££ на иностранных языках.

2.0бъекты и методы исследования

Исследования проводили в 2002-2004 гг. в полевом стационарном опыте Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института органических удобрений и торфа (Владимирская обл., Судогодский р-н, п. Вяткино).

Полевой опыт заложен в 1998 г. Размер делянок 2,0 м х 2,0 м. Повторность опыта - пятикратная. Схема опыта следующая: 1. контроль; 2. фон

- 100т/га ОСВ; 3. фон + цеолит 15 т/га; 4. фон + цеолит 30 т/га; 5. фон + глина 200 т/га; 6. фон + вермикомпост (ВК) 14 т/га; 7. фон + известь 6 т/га; 8. фон + глина 200 т/га + известь 6 т/га. Последовательность культур в опыте следующая: озимая пшеница - сорт «Памяти Федина», ячмень - сорт «Зазерский - 85», овес - сорт «Астор», клевер красный - сорт «Московский 1». При закладке опыта ОСВ и мелиоранты внесли в 1998 г. под озимую пшеницу, второй раз ОСВ вносили под озимую пшеницу осенью 2002 года, а мелиоранты

- под ячмень, осенью 2003 года. В 2002 г. изучали последействие ОСВ и мелиорантов на показатели плодородия почвы, содержание и подвижность ТМ в почве, поступление их в растения; в 2003 г. исследовали влияние прямого действия ОСВ (при повторном его внесении осенью 2002 г.) и последействие мелиорантов на те же показатели. В 2004 г. изучали прямое действие мелиорантов, внесенных повторно осенью 2003 г. на фоне двукратного применения ОСВ (осенью 1998 и 2002 г.) на перечисленные выше показатели.

Почва опытного участка дерново-подзолистая, сформированная на двучленных ледниковых отложениях. Пахотный и иллювиальный горизонты находятся в толще супесчаного отложения, перекрывающего тяжёлый моренный (остаточно-карбонатный) суглинок. Рельеф участка выровненный.

Образцы почвы отбирали в конце вегетационного периода после уборки растений. В почвенных образцах определяли параметры агрохимической характеристики по следующим общепринятым гостированным методам: рН водной вытяжки - потенциометрически, гидролитическую кислотность (Нг) - по Каппену, сумму поглощенных оснований - по Каппену-Гильковицу, органический углерод - по Тюрину в модификации Никитина, доступный растениям фосфор в вытяжке Кирсанова (0,2М НС1) - колориметрически - по Дениже, калий в этой же вытяжке - методом пламенной фотометрии (Практикум по агрохимии, 2001).

Содержание ТМ в образцах почвы определяли: валовое - методом кислотной варки в царской водке, обменно-поглощенных форм в вытяжке 1М ацетатно-аммонийного буфера (рН 4,8).

Содержание ТМ в растениях определяли после мокрого озоления в смеси концентрированной НЫОз и 25% Н202 (Практикум по агрохимии, 2001). В растительных образцах после мокрого озоления по К. Гинзбург определяли: азот по методу Кьельдаля, фосфор - колориметрически по Дениже, калий -фотометрически.

Таблица 1

Химический состав осадков сточных вод и мелиорантов_

ОСВ ВК Цеолит Глина Известь

рНкС! 5,9 6,4 6,5 4,5 8,3

зольность, % 66,8 44,4 95,9 98,1 98,7

влажность, % 46,2 30,6 7,5 2,8 2,4

валовое содержание элементов, %

N 1,27 1,55 - - -

Р2О5 2,22 1,07 0,22 0,25 0,16

К20 0,51 0,37 1,27 0,70 0,64

СаО 2,56 3,17 6,18 0,94 38,77

МеО 0,38 0,80 1,30 0,49 4,21

Ыа20 0,07 0,48 0,50 0,07 0,79

В качестве фонового органического удобрения использовался аэробностабилизированный ОСВ очистных сооружений г. Владимира. Он представляет собой рассыпчатый материал тёмно-серого цвета без запаха с содержанием органического углерода 13,9 % (табл. 1). Особое значение имеет содержание ТМ в ОСВ, так как металлы, находящиеся в составе осадка в количестве, которое превышает допустимые нормы при использовании ОСВ в качестве удобрения, будут в первую очередь определять степень загрязнения

почвы. Микроэлементный состав осадка сильно варьирует в годы внесения (табл. 2). Среди рассматриваемых металлов только содержание С<1 превышает допустимые нормы в 2,6 - 4,8 раза. Содержание N1, РЬ, Ъл и Си в ОСВ находится на безопасном уровне.

Таблица 2

Содержание ТМ в осадке сточных вод, мг/кг воздушно-сухого вещества

(1998 - 2002 гг.)

са Ъа Си N1 РЬ

Валовое содержание, мг/кг

ОСВ 80-145 3090-3135 873- 1120 267 - 307 200 - 227

пдк* 30 3500 1500 400 500

Содержание подвижных < юрм (1М ААБ рН 4,8), мг/кг

ОСВ 7,1 - 43,3 225,0- 1215,0 25,7 - 79,2 15,75- 107,0 1,5-2,4

Требования к осадкам сточных вод (ГОСТ Р 17.4.3.07-2001)

При использовании различных мелиорантов для детоксикации элементов-загрязнителей также важно учитывать количество ТМ, содержащихся в составе самих мелиорантов (табл. 3).

Таблица 3

Мелиорант Сё Си N1 РЬ Ъа

Цеолит 1,3 17,4 46,5 17,2 71,9

Глина 0,7 8,1 13,8 11,7 35,7

Вермикомпост 5,1 47,3 15,7 15,4 23,3

Известь 4,3 5,2 7,0 18,4 24,5

3. Результаты и обсуждение 3.1. Влияние ОСВ и мелиорантов на агрохимические свойства почвы

Почва контрольного варианта полевого опыта обладает слабокислой реакцией почвенного раствора, невысокой величиной гидролитической кислотности и низким содержанием органического вещества, слабообеспечена доступным для растений фосфором и калием (табл. 4, 5).

Однократное и двукратное внесение ОСВ, обладающего слабокислой реакцией (табл. 1), не оказало существенного влияния на величину рН водной вытяжки пахотного слоя почвы. Использование мелиорантов по фону ОСВ также оказало слабое воздействие на этот показатель. Отмечали достоверное увеличение величины рН по сравнению с контролем и фоном на вариантах с

использованием извести и снижение рН при использовании глины (последнее связано с низким значением рН и высокой дозой этого мелиоранта).

Влияние последействия ОСВ, внесенного в 1998 г., на величину гидролитической кислотности было не достоверно. Повторное его внесение привело к снижению этого показателя на 10% (сравнение с контролем), что связанно с поступлением в почву значительного количества Са и в составе осадка (табл. 1). Известь на фоне ОСВ снизила величину Нг на 29 - 53 % по сравнению с фоном. Достоверное снижение величины гидролитической кислотности по сравнению с фоном и контролем наблюдали и на варианте с совместным применением глины и извести, а также при использовании различных доз цеолита. Применение вермикомпоста и глины не оказало существенного влияния на гидролитическую кислотность пахотного слоя исследуемой почвы: внесение ВК незначительно снизило величину Нг в год повторного внесения, глинование наоборот, привело к увеличению гидролитической кислотности почвы (сравнение с фоном).

Таблица 4

Влияние ОСВ и мелиорантов на кислотно-основные свойства пахотного

слоя почвы

№ Варианты рН вод Нг мг-экв/кг в, мг-экв/кг

2002 2003 2004 2002 2003 2004 2002 2003 2004

1 контроль 6,1 6,0 5,8 14,2 14,4 16,4 108,2 105,0 93,8

2 фон- ЮОт/гаОСВ 6,2 6,2 6,0 14,5 13,0 14,7 113,9 157,1 136,0

3 фон+цеолит 15т/га 6,3 6,2 6,2 12,5 11,5 10,8 131,6 175,3 206,2

4 фон+цеолит ЗОт/га 6,3 6,3 6,4 11,2 10,4 9,5 139,1 183,5 241,3

5 фон+глина 5,9 6,0 5,8 14,9 13,6 16,1 159,0 203,2 275,2

6 фон+вермикомпост 6,2 6,2 6,1 14,1 12,8 13,5 119,2 163,0 171,7

7 фон+известь 6,5 6,5 6,7 9,5 9,2 7,7 150,3 194,2 254,5

8 фон+глина+известь 6,4 6,4 6,5 11,4 10,7 9,8 190,9 234,1 344,4

НСР 0.95 0,2 0,2 0,2 0,8 1,3 1,2 18,0 20,0 28,5

Влияние последействия ОСВ на сумму поглощенных оснований (в) не достоверно. Повторное его внесение привело к увеличению этого показателя на 50% по сравнению с контролем. В 2002 и 2003 гг. наблюдали последействие мелиорантов, внесенных в 1998 г. Отмечали существенное увеличение суммы поглощенных оснований по сравнению с фоновым вариантом при использовании извести, глины, а также при их совместном внесении. Наибольшее влияние на этот показатель оказало совместное внесение глины и извести, величина суммы поглощенных оснований увеличилась на 68% в 2002 г. и на 49% в 2003 г. по сравнению с фоном. При изучении последействия ВК не

наблюдали значимого влияния на этот показатель кислотно-основных свойств почв. При повторном внесении все мелиоранты способствовали увеличению суммы поглощенных оснований по сравнению с фоном (табл. 4).

В сельском хозяйстве ОСВ используются в качестве органического удобрения, поэтому основным критерием оценки эффективности их использования является содержание органического вещества в почве. На четвертый год после внесения ОСВ и мелиорантов, содержание органического углерода (Сорг.) при использовании одного осадка значимо не отличалось от содержания Сорг. в почве контрольного варианта. Максимальное значение Сорг. было отмечено на вариантах с применением извести (варианты 7, 8). Известно, что известкование почв способствует закреплению органического вещества в пахотном слое, снижает его миграционную способность (Анциферова, 2003).

Таблица 5

Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание органического углерода,

подвижного фосфора и обменного калия в пахотном слое почвы

№ Варианты Сорг, % Р205, мг/1 ООг К20, мг/1 ООг

2002 2003 2004 2002 2003 2004 2002 2003 2004

1 контроль 1,09 1,03 0,87 5,1 4,5 6,7 3,5 3,0 3,8

2 фон- ЮОг/гаОСВ 1,20 2,42 1,95 26,1 52,8 45,4 4,5 9,0 6,1

3 фон+цеолит 15т/га 1,25 1,82 1,73 25,4 39,1 36,6 4,2 6,5 4,8

4 фон+цеолит ЗОт/га 1,20 1,69 1,66 24,7 40,8 40,1 3,8 4,8 4,5

5 фон+глина 1,32 1,68 1,55 23,8 40,8 38,8 4,9 7,6 6,0

6 фон+вермикомпост 1.19 1,88 2,09 26,4 44,2 51,5 4,6 6,7 6,7

7 фон+известь 1,43 2,02 1,92 25,9 45,9 39,4 4,5 6,3 4,6

8 фон+глина+известь 1,38 1,74 1,62 22,8 39,7 34,2 4,7 7,0 6,2

НСР 0.95 0,12 0,19 0,16 2,8 3,4 3,1 0,4 0,8 0,6

Повторное внесение ОСВ (осенью 2002 г.) привело к увеличению содержания Сорг. на фоновом варианте в 2,3 раза по сравнению с контролем. Несмотря на одинаковое количество органического вещества, внесенного со 100 т/га ОСВ, на вариантах, где применяли мелиоранты, содержание Сорг. было достоверно ниже, чем в почве фонового варианта. На вариантах с применением глины, видимо, проявлялся эффект разбавления высокой дозой мелиоранта. Под влиянием извести и цеолита органическое вещество осадка интенсивнее минерализовалось (отбор почвенных образцов проводили спустя год после внесения ОСВ). Известно, что в почвах с высокой насыщенностью поглощающего комплекса кальцием (в нашем случае это варианты с применением извести и цеолита) минерализация органического вещества

протекает более интенсивно, при этом образуются более стойкие гуминовые вещества (Завьялова и др., 2005). К 2004 году (при повторном внесении мелиорантов) наблюдали снижение содержания органического вещества на всех вариантах опыта, включая контроль, кроме варианта с применением ВК. Лето 2004 года было аномально влажным, был получен очень низкий урожай ячменя. В результате поступление в почву пожнивных остатков носило локальный характер, их удельный вес в восполнении органического вещества почвы был несущественным.

ОСВ можно рассматривать как органо-фосфорное удобрение, он содержит 2 % фосфора, из них 32 % представлено подвижными формами. С дозой 100 т/га ОСВ в почву поступало 1110 кг Р205. На четвертый год последействия ОСВ и мелиорантов содержание подвижного фосфора на всех вариантах опыта было выше, чем на контроле в 4 - 5 и более раз. Повторное применение ОСВ привело к увеличению содержания подвижного фосфора в 12 раз по сравнению с контролем. Мелиоранты способствовали снижению подвижности фосфора, внесенного вместе с ОСВ. Цеолит связывал фосфат-ионы за счет своих ионообменных свойств (Природные цеолиты, 1985), а глина - за счет высокой поглотительной способности глинистых частиц (Большаков и др., 1993). Вермикомпост, по видимому, усиливал микробиологическую активность почвы (Дмитриева и др., 2000; Филиппова, 1998; Петрова, 2001), поэтому ионы фосфорной кислоты иммобилизировались в клетках микроорганизмов, разлагающих органическое вещество ОСВ. Известь снизила количество подвижного фосфора путем образования различных по составу и растворимости фосфатов кальция.

При повторном внесении мелиорантов максимальное количество доступного для растений фосфора (табл. 5) отмечали на варианте с применением ВК, что связано с поступлением этого элемента в составе органического мелиоранта. Двукратное применение ОСВ привело к увеличению запаса фосфора в пахотном слое почвы в 2 раза по сравнению с контролем. Таким образом, внесение осадка сточных вод один раз в четыре года в дозе 100 т/га обеспечивало положительный баланс фосфора в почве.

ОСВ несбалансирован по питательным элементам, поскольку содержание калия в нем в 2,6 раза ниже, чем содержание азота и в 4,4 раза ниже, чем фосфора (табл. 1). На четвертый год последействия ОСВ и мелиорантов на всех вариантах опыта, кроме варианта с применением цеолита, содержание обменного калия было достоверно, но незначительно выше, чем на контроле. Низкая подвижность калия при использовании цеолита связана, видимо, с селективным необменным поглощением этого элемента высокой дозой

мелиоранта. Известно, что природные цеолиты обладают избирательной поглотительной способностью по отношению к катионам благодаря наличию разных по размеру пор. Ионы калия имеют сравнительно большой ионный радиус и небольшую энергию гидратации, поэтому особенно хорошо поглощаются цеолитами (Градев и др., 1979). Количество обменного калия после второго внесения ОСВ увеличилось на всех вариантах опыта, что связано с дополнительным поступлением калия в составе ОСВ. Так, содержание доступного для растений калия на фоновом варианте стало в 2 раза выше, чем количество обменного калия на четвертый год последействия ОСВ (2002 г.) На вариантах, где использовались мелиоранты, концентрация обменного калия была достоверно ниже, чем в почве фонового варианта. Самым сильным агентом, снижающим содержание доступного для растений калия, являлся цеолит. Изучение валового содержания калия в пахотном слое почвы за три года исследований показало, что применение ОСВ не обеспечило положительный баланс калия в агроценозе. Из всех применявшихся мелиорантов только глинование обеспечило увеличение запасов калия: после двукратного применения глины общее содержание элемента в пахотном слое исследуемой почвы увеличилось на 30% по сравнению с контролем.

3.2. Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание ТМ в почве

Внесение ОСВ, являющегося хорошим органическим удобрением, но одновременно содержащего в своем составе существенные количества ТМ (табл. 2), может оказать отрицательное воздействие на агроэкосистему вследствие комплексного (полиметаллического) загрязнения почвы. Многочисленные исследования в области химии почв и агрохимии убедительно показывают, что по валовому количеству элементов в почве оценить доступность их растениям трудно (Обухов, 1992; Iskandar, 2001 и др.). Для оценки биодоступности ТМ используют различные «мягкие» вытяжки, в которые переходят водорастворимые и неспецифически сорбированные формы элементов, так называемые подвижные формы ТМ (Ильин, 1991; Iskandar, 2001). В то же время имеется достаточное количество сведений, показывающих, что содержание подвижных форм соединений ТМ в почвах -одно из наиболее лабильных свойств, которое значительно варьирует как во времени, так и в пространстве даже в пределах небольших участков (Elliot, 1986; Ладонин, 2002). В нашей стране в качестве вытяжки, характеризующей биодоступные формы микроэлементов, используется вытяжка 1М ацетатно-аммонийного буфера (ААБ) с рН 4,8 (Методические указания..., 1995).

Основным загрязнителем используемого ОСВ является Сс1, он относится к I классу - особо токсичных элементов. Для определения уровня загрязнения почвы кадмием разработаны ОДК валового содержания этого элемента (ГН 2.1.7.020-94). Для подвижных форм Сё утвержденных ПДК не существует. В данной работе для определения степени загрязнения почвы Сс! мы будем ориентироваться на классификацию почв по содержанию и степени загрязнения подвижными формами ТМ, разработанную А.И. Обуховым (1992).

Через 4 года после первого внесения ОСВ (2002 г.) валовое содержание Сё в почве составило 4,7 - 5,1 ОДК. Двукратное внесение ОСВ привело к увеличению общего содержания С<1 в пахотном слое почвы более чем в 10 раз по сравнению с контролем (табл. 6) и составило на различных вариантах 8,2 -9,3 ОДК. Внесение ОСВ способствовало значительному увеличению количества биодоступного Сс1. Через 4 года после однократного внесения осадка содержание биодоступного Сс1 на фоновом варианте было выше, чем на контроле в 9 раз, непосредственно после второго внесения ОСВ содержание Сс1 в вытяжке 1М ААБ увеличилось в 21 раз. Из всех изучавшихся мелиорантов глинование и известкование, а также их совместное применение достоверно снижало количество биодоступного С<1 в пахотном слое. Использование различных доз цеолита и вермикомпоста не снижало содержание обменно-поглощенного Сё.

РЬ относится к I классу токсичности. В почвы он попадает в основном в виде оксидов, то есть малоподвижен. При внесении ОСВ в пахотном слое почвы увеличилось как валовое содержание элемента, так и количество его биодоступных форм. После повторного применения осадка валовое содержание РЬ увеличилось почти в 2 раза по сравнению с контролем, но не превысило ОДК (табл. 6). Концентрация обменно-поглощенного РЬ через 4 года после первого внесения ОСВ и мелиорантов (2002 г.) была намного ниже ПДК. Использование всех мелиорантов (за исключением ВК) привело к уменьшению содержания металла в данной вытяжке на 31 - 48%.

После второго внесения ОСВ (2003 г.), количество РЬ в вытяжке ААБ на фоновом варианте увеличилось в 2 раза по сравнению с предыдущим годом. Из всех мелиорантов, внесенных в почву в 1998 году, только известь и совместное внесение извести и глины снизили количество биодоступного РЬ на 21 - 25% (сравнение с почвой фонового варианта). Повторное внесение всех мелиорантов позволило снизить концентрацию данной формы металла по сравнению с фоном на 16 - 30%.

Таблица 6

Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание токсичных элементов в

пахотном слое почвы, мг/кг

№ Варианты 1 2 1 2 1 2

Элемент Сё РЬ №

2002

1 контроль 0,43 0,08 10,83 следы 9,46 следы

2 фон- ЮОт/гаОСВ 2,42 0,75 15,53 0,43 14,56 1,48

3 фон+цеолит 15т/га 2,46 0,67 15,71 0,28 14,76 1,35

4 фон+цеолит ЗОт/га 2,54 0,71 15,77 0,25 15,54 1,31

5 фон+глина 2,30 0,59 15,36 0,25 14,34 1,28

6 фон+ВК 2,41 0,73 15,61 0,40 13,49 1,35

7 фон+известь 2,42 0,54 15,70 0,23 13,84 0,73

8 фон+глина+известь 2,34 0,49 15,45 0,20 14,48 0,98

НСР 0.95 0,22 0,14 0,87 0,15 Ы4 0,30

2003

1 контроль 0,42 0,07 10,87 следы 9,51 следы

2 фон- ЮОт/гаОСВ 4,22 1,48 19,95 0,80 21,58 2,43

3 фон+цеолит 15т/га 4,46 1,40 20,11 0,73 21,89 2,06

4 фон+цеолит ЗОт/га 4,67 1,58 20,18 0,78 22,49 2,09

5 фон+глина 4,10 1,25 19,73 0,70 20,64 2,30

6 фон+вермикомпост 4,27 1,70 20,03 0,85 20,33 2,28

7 фон+известь 4,20 1,28 20,19 0,60 20,57 1,35

8 фон+глина+известь 4,13 1,23 19,83 0,63 20,78 1,93

НСР 0.95 0,37 0,19 1,03 0,17 1,36 0,32

2004

1 контроль 0,40 0,10 10,62 0,30 9,37 следы

2 фон-1 ООг/га ОСВ 4,08 1,65 19,63 1,31 20,93 2,72

3 фон+цеолит 15т/га 4,31 1,68 19,92 1,10 21,54 2,23

4 фон+цеолит ЗОт/га 4,49 1,68 20,03 1,10 22,41 2,31

5 фон+глина 3,88 1,43 19,34 1,02 19,68 2,21

6 фон+вермикомпост 4,08 1,69 19,79 1,07 19,92 2,39

7 фон+известь 4,06 1,44 19,98 0,91 19,98 1,38

8 фон+глина+известь 3,90 1,41 19,44 0,93 19,92 1,96

НСР о.95 0,35 0,21 1,11 0,20 1,32 0,31

одк*/пдк 0,50* 32,00» 6,00 20.00* 4,00

Примечание - 1 - валовое содержание элемента; 2 - содержание элемента в вытяжке 1МААБ

ОДК/ПДК - ориентировочно допустимое количество и предельно допустимая концентрация химических веществ в почве (№ 6229-91, утв. МЗ СССР 19.11.91 и ГКС ЭН РФ 27.12.94)

N1 относится ко II классу токсичности. Валовое содержание N1 через четыре года после первого внесения осадка на фоновом варианте было выше, чем на контроле в 1,5 раза, но не превышало ОДК (табл. 6). После двукратного применения ОСВ концентрация N1 в пахотном слое достигла уровня ОДК. Максимальное количество элемента отмечалось на вариантах с применением 30 т/га цеолита. Это связано с поступлением дополнительного количества № в составе самого мелиоранта (табл. 3) и низкой подвижностью никеля при внесении цеолита, что снижает потери элемента при вымывании. Количество наиболее доступных для растений соединений никеля (в вытяжке ААБ) после однократного и двукратного внесения ОСВ и мелиорантов в почву значительно увеличилось по сравнению с контролем (табл. 6), но ПДК этой формы N1 превышена не была. Наибольшее количество обменно-поглощенного N1 отмечали в почве фонового варианта. Вермикомпост в последействии не оказывал влияния на содержание доступных для растений форм N1: на варианте с применением ВК содержание N1 в этой вытяжке достоверно не отличалось от фона. Наибольшее существенное влияние на снижение содержания биодоступного N1 оказало внесение извести (в 2002 г. - на 51%; в 2003 г. - на 44%; в 2004 г. - на 49%).

Анализ степени подвижности (доли обменно-поглощенных элементов от валового содержания в почве) Сс1, № и РЬ позволяет сделать вывод о том, что наиболее биодоступен, а, следовательно, и опасен для растений С<1, так как до 41% от общего его содержания переходит в вытяжку ААБ. Наименее подвижен РЬ, в вытяжку 1М ААБ переходит не более 7% от валового содержания в почве. Валовое содержание и количество биодоступных форм РЬ и № после двукратного применения ОСВ находилось на безопасном уровне (ниже или на уровне ОДК и ПДК), количество же Сё в почве было выше ОДК и соответствовало средней степени загрязнения.

Си и Хп являются необходимыми элементами для роста и развития растений, нежелательны как их недостаток в почве, так и их избыток. Валовое содержание 7м на контрольном варианте соответствует средней обеспеченности почвы этим элементом (табл. 7). Однократное внесение ОСВ привело к накоплению Zп в количестве, превышающем ОДК в 1,6 раза. После повторного внесения осадка содержание 7-Х\ в почве на различных вариантах опыта увеличилось в 3,9 - 4,1 раза по сравнению с контролем, и превысило ОДК в 2,7 - 2,9 раз.

Таблица 7

Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание биомикроэлементов в

пахотном слое почвы, мг/кг

№ | Варианты 1 1 2 1 | 2

Элемент гп Си

2002

1 контроль 39,02 6,00 14,24 1,05

2 фон- 1 ООт/га ОСВ 90,50 25,78 43,17 4,48

3 фон+цеолит 15т/га 92,84 24,83 43,31 4,20

4 фон+цеолит ЗОт/га 93,57 24,38 43,45 4,13

5 фон+глина 90,93 22,55 42,02 4,35

6 фон+ВК 87,71 25,73 42,58 4,45

7 фон+известь 96,88 22,15 44,14 3,35

8 фон+глина+известь 92,45 21,50 42,28 2,48

НСР 0.95 7,94 3,17 2,82 0,87

2003

1 контроль 38,88 5,93 14,32 1,10

2 фон-1 ООт/га ОСВ 157,70 95,25 76,27 9,38

3 фон+цеолит 15т/га 150,34 68,51 76,35 8,45

4 фон+цеолит ЗОт/га 151,71 63,25 76,58 8,28

5 фон+глина 147,83 76,75 74,82 8,53

6 фон+вермикомпост 151,90 86,12 75,53 9,13

7 фон+известь 161,83 58,12 77,24 6,50

8 фон+глина+известь 147,43 47,53 75,28 5,98

НСР о.95 14,86 7,36 3,95 1,43

2004

1 контроль 38,22 5,08 13,97 1,10

2 фон- 1 ООт/га ОСВ 153,37 98,11 74,03 10,16

3 фон+цеолит 15т/га 146,74 88,45 74,31 9,75

4 фон+цеолит ЗОт/га 148,74 87,61 74,50 9,84

5 фон+глина 139,46 79,63 71,15 9,69

6 фон+вермикомпост 144,17 89,17 73,14 11,53

7 фон+известь 159,09 75,71 75,13 7,60

8 фон+глина+известь 142,31 68,56 71,75 6,98

НСР 0.95 14,54 5,79 4,03 1,19

одк*/пдк 55,00* 23,00 33,00* 3,00

Примечание - 1 - валовое содержание элемента; 2 - содержание элемента в вытяжке 1МААБ

Концентрация Ъл в вытяжке ААБ через 4 года после первого внесения ОСВ на всех вариантах опыта находилась на уровне ПДК (табл. 7). Непосредственно после второго внесения осадка содержание биодоступного Ъп на фоновом варианте увеличилось в 16 раз по сравнению с контролем и превысило ПДК в 4 раза.

Все мелиоранты (за исключением ВК) в последействии (после повторного внесения ОСВ) существенно снизили содержание биодоступных форм Ъп в почве. Содержание обменно-поглощенного было ниже, чем на фоне: на 19%, 39% и 50% при использовании соответственно глины, извести и совместного их применения; на 28% и 34% при использовании 15 и 30 т/га цеолита. Несмотря на высокую эффективность мелиорантов в снижении биодоступности 2п, его содержание осталось выше ПДК. После повторного внесения мелиорантов на фоне двукратного применения ОСВ содержание обменно-поглощенного Ъл было достоверно ниже, чем на фоне при использовании 15 и 30 т/га цеолита на 10 - 11%, ВК - на 9%, глины - на 19%, извести - на 23%, извести и глины - на 30%. Несмотря на существенное снижение концентрации обменно-поглощенного Хп в почве при повторном внесении мелиорантов, не удалось достичь безопасного уровня содержания биодоступных форм Ъгу.

Валовое содержание Си в почве после однократного применения ОСВ (табл. 7) превысило допустимую концентрацию в 1,3 раза, а двукратное применение осадка увеличило содержание в почве Си по сравнению с контролем в 5 раз, что выше ОДК более чем в 2 раза. Внесение ОСВ привело также к значительному увеличению количества обменно-поглощенной Си. Через 4 года после первого внесения ОСВ и мелиорантов содержание биодоступной Си в почве фонового варианта превышало ПДК в 1,5 раза. Только на вариантах с применением извести содержание обменно-поглощенной Си снизилось по сравнению с фоном: на 25% при внесении одной извести, и на 45% при совместном внесении извести и глины.

После двукратного применения ОСВ содержание обменно-поглощенной Си увеличилось в 8,5 раз по сравнению с контролем и превысило ПДК в 3 раза. Количество этой формы Си на вариантах с применением цеолита, глины и вермикомпоста достоверно не отличалось от фона. На вариантах с применением извести, количество биодоступной Си было ниже, чем на фоне на 31 - 36%, следовательно, даже через 5 лет после внесения, известь снижала биодоступность Си, поступающей в составе ОСВ. Тем не менее, количество обменно-поглощенной Си осталось выше ПДК. Повторное внесение

мелиорантов после двукратного внесения ОСВ также не позволило снизить количество биодоступной Си до безопасного уровня.

Анализ комплексного загрязнения, характеризующегося величиной суммарного показателя загрязнения (Zc), показывает, что спустя четыре года после однократного применения ОСВ почва опыта относится к категории «допустимого» загрязнения ТМ. На таких почвах разрешено выращивание любых культур при обязательном осуществлении мероприятий по снижению доступности токсикантов для растений. После второго внесения осадка, почва опыта относится к категории II - умеренно опасное загрязнение (Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест, МУ 2.1.7.730-99).

ч 3.3. Влияние применения ОСВ и мелиорантов на урожай и качество

растений

Специфика воздействия ОСВ на почву, растения и микроорганизмы заключается в одновременном положительном влиянии органического вещества и необходимых питательных элементов с одной стороны, и отрицательном - токсичных компонентов, с другой. Поступление в почву основных питательных элементов в составе ОСВ благоприятно влияет на растения. Загрязнение почвы также отражается на растениях, которые попадают в неблагоприятные условия существования, что, сказывается на их урожае, качестве и питательной ценности.

Внесение ОСВ привело к увеличению урожая всех выращиваемых культур (табл. 8). Увеличение урожая растений при внесении ОСВ связано с улучшением кислотно-основных свойств пахотного слоя, увеличением содержания в почве органического вещества, подвижных форм калия и фосфора. На четвертый год после первого внесения осадка прибавка урожая клевера составила 7%. Прибавка биомассы озимой пшеницы после второго внесения ОСВ была выше и составила 19%, а урожай ячменя на варианте с применением 100 т/га ОСВ был выше, чем на контроле на 15%. Следует отметить, что урожай ячменя в 2004 г. был очень низкий. Это связано с переувлажнением почвы в результате выпадения большого количества осадков в период вегетации, что привело к гибели части растений и крайне низкой продуктивности оставшихся.

Таблица 8

Урожай культур звена севооборота, ц/га воздушно-сухого вещества

№ Вариант Клевер (2002 г.) Озимая пшеница (2003 г.) Ячмень (2004 г.), общая биомасса

солома зерно

1 контроль 65,3 22,3 14,3 13,4

2 фон- 100т/га ОСВ 70,0 29,3 14,2 15,4

3 фон+цеолит 15т/га 73,5 27,2 16,4 17,5

4 фон+цеолит ЗОт/га 74,0 27,4 16,4 17,2

5 фон+глина 73,4 30,5 14,6 17,2

6 фон+ВК 71,3 26,9 14,0 17,9

7 фон+извесгь 73,5 32,2 17,1 18,4

8 фон+глина+известь 73,8 33,1 18,1 17,8

НСР 0,95 3,3 2,2 2,2 1,5

Использование мелиорантов в опыте повлияло на агрохимические показатели почвы и на концентрацию биодоступных форм ТМ в почве, что сказалось и на величине урожая выращиваемых культур. По сравнению с фоном, биомасса клевера была значимо больше на вариантах с применением обеих доз цеолита, извести, глины, и при совместном использовании глины и извести. Внесение вермикомпоста не повлияло на величину урожая клевера.

Биомасса озимой пшеницы на вариантах с использованием обеих доз цеолита и глины значимо не отличалась от урожая пшеницы на фоне. При использовании ВК урожай культуры был достоверно ниже по сравнению с фоном, и только на вариантах с применением извести, а также при совместном использовании извести и глины регистрировали значимое увеличение урожая пшеницы. Такое влияние извести, а также извести, внесенной совместно с глиной на увеличение урожая растений вполне ожидаемо, ведь именно на этих вариантах отмечалось самое низкое содержание биодоступных форм ТМ в почве. При выращивании ячменя, после второго внесения мелиорантов показано достоверное их влияние на величину урожая. Максимальные значения биомассы ячменя отмечали на вариантах с применением ВК, извести и извести совместно с глиной. На этих вариантах величина урожая увеличилась более чем на 30 % по сравнению с контролем, и более чем на 12 % по сравнению с фоном.

Содержание ТМ в сельскохозяйственных культурах является важнейшим показателем биологического и санитарно-гигиенического качества растений, выращиваемых на загрязненных почвах, а также критерием эффективности мелиорантов. При выращивании клевера красного рассматривали влияние последействия мелиорантов и ОСВ.

Сс1 в растениях клевера был обнаружен на варианте, где применяли только ОСВ, а также на варианте, где в качестве мелиоранта использовали вермикомпост (табл. 9). При этом концентрация элемента в растениях клевера была ниже максимально допустимого значения в кормах для животных (МДУ). Получена экологически безопасная продукция по содержанию Сё, несмотря на то, что количество его биодоступных форм в почве соответствовало слабому загрязнению.

Содержание № в растениях клевера на варианте с использованием ОСВ без мелиорантов, находилось на уровне МДУ. На всех вариантах с применением мелиорантов концентрация № в надземной биомассе клевера была ниже, чем на фоне, и не превышала МДУ. При использовании ВК содержание N1 в растениях клевера было ниже, чем на фоне на 11%, при использовании 15 и 30 т/га цеолита - на 23 и 27%, при раздельном и совместном применении извести и глины - на 37 - 38%. РЬ в растениях клевера красного не обнаружен.

Таблица 9

Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание ТМ (мг/кг сухого вещества), и

основных питательных элементов в растениях клевера красного (2002 г.)

№ Вариант С«1 № гп Си N/>/0 р2о5,% К20,%

1 контроль <0,01 <0,10 22,13 4,71 2,59 0,32 0,80

2 фон- ЮОт/гаОСВ 0,20 3,23 51,25 5,93 2,64 1,07 0,84

3 фон+цеолит 15т/га <0,01 2,48 41,23 6,13 2,69 1,22 0,92

4 фон+цеолит ЗОт/га <0,01 2,35 40,77 6,02 2,75 1,23 0,95

5 фон+глина <0,01 2,00 30,73 5,69 2,73 1,20 1,10

6 фон+ВК 0,18 2,87 42,34 6,17 2,70 1,27 0,87

7 фон+известь <0,01 2,11 42,00 5,98 2,92 1,64 0,95

8 фон+глина+известь <0,01 2,04 27,29 5,75 2,85 1,47 1,05

НСР 0.95 0,32 6,24 0,28 0,20 0,22 0,16

МДУ 0,30 3,00 50,00 30,00

Примечание - МДУ временный максимально допустимый уровень химических элементов в кормах для сельскохозяйственных животных

Однократное применение осадка сточных вод на дерново-подзолистой супесчаной почве на четвертый год после его внесения привело к накоплению Хп в растениях клевера (фоновый вариант) в количестве, соответствующем МДУ элемента в кормах для животных (табл. 9). На всех вариантах с применением мелиорантов содержание Ъп в растениях клевера было ниже, чем на фоне и соответствовало требованиям, предъявляемым к кормам. Наиболее

эффективным было применение глины (варианты 5 и 8), содержание 2п снизилось на 40 - 47%. Различные дозы цеолита, вермикомпост и известь снизили поступление этого микроэлемента в растения клевера в среднем на 17 -20%. |

Несмотря на высокое содержание Си в почве (валовое содержание и количество обменно-поглощенной Си превышает ОДК и ЦДК даже после однократного внесения ОСВ), растения клевера накапливали этот элемент в допустимых пределах. Влияние мелиорантов на концентрацию Си в растениях клевера было не достоверно.

Таким образом, клевер, выращенный на четвертый год после однократного внесения ОСВ и мелиорантов, не содержал в своем составе РЬ, а содержание в нем Сё, Zn, N1 и Си не превышало максимально допустимого ►

уровня, был получен экологически безопасный продукт.

Крайне важно исследовать влияние внесения ОСВ и мелиорантов на химический состав растений, который во многом определяет качество продукции. Однократное применение ОСВ не ухудшило питание растений клевера азотом, фосфором и калием (табл. 9). Применение мелиорантов по фону ОСВ существенно не повлияло на содержание этих элементов в растениях клевера.

Повторное внесение ОСВ привело к накоплению Сё в соломе озимой пшеницы и ячменя в количестве (табл. 10, 11), превышающем МДУ: содержание кадмия в соломе озимой пшеницы превышало допустимый уровень в 4 раза, а в соломе ячменя - в 5 раз. Все мелиоранты, внесенные в 1998 году, за исключением ВК, снизили содержание Сё в соломе пшеницы: известь - на 51%, известь + глина - на 45%, глина - на 29%, 15 и 30 т/га цеолита - на 23 и 16%. Однако безопасный уровень содержания Сё в соломе пшеницы не был достигнут.

При выращивании ячменя (табл. 11) эффективность отдельных '

мелиорантов была примерно одинакова. Цеолит в разных дозах, глина, вермикомпост и известь снизили концентрацию Сё в соломе ячменя на 15 -20% по сравнению с фоном. Совместное применение извести и глины было наиболее эффективным приемом, снижающим поступление Сё в растения ячменя: количество Сё в соломе было ниже по сравнению с фоном на 33%. Тем не менее, содержание элемента в соломе ячменя осталось выше МДУ, эту солому нельзя применять на корм для животных.

Таблица 10

Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание ТМ в озимой пшенице, мг/кг _ сухого вещества _

№ Вариант солома зерно

С 6 Ъл Си С<1 гп Си

1 контроль 0,06 31,17 5,72 <0,01 24,93 4,62

2 фон- ЮОт/гаОСВ 1,31 202,21 9,49 0,57 160,59 8,42

3 фон+цеолит 15т/га 1,01 185,19 8,32 0,34 160,73 6,19

4 фон+цеолит ЗОт/га 1,10 166,47 8,50 0,19 144,96 6,46

5 фон+глина 0,94 145,57 8,15 0,10 141,06 7,38

6 фон+ВК 1,26 162,59 7,91 0,68 138,72 6,54

7 фон+известь 0,65 150,04 7,74 0,12 127,08 6,04

8 фон+глина+известь 0,72 139,32 6,62 0,08 138,01 5,71

НСР о,95 0,20 15,32 0,89 0,13 14,23 0,96

ПДК 0,10 50,00 10,00

МДУ 0,30 50,00 30,00 0,30 50,00 30,00

Примечание - ПДК - предельно допустимая концентрация химических элементов в пищевых продуктах (СанПиН 2.3.2.560-96, 2.3.2.1078-01)

МДУ - временный максимально допустимый уровень химических элементов в кормах для сельскохозяйственных животных

Таблица 11

Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание ТМ в растениях ячменя, мг/кг

сухого вещества

№ Вариант солома зерно

са Ъа Си са гп Си

1 контроль 0,08 28,29 3,29 <0,01 22,78 1,94

2 фон- ЮОт/гаОСВ 1,64 123,97 5,49 0,47 111,57 3,90

3 фон+цеолит 15т/га 1,37 122,10 4,96 0,43 110,84 3,14

4 фон+цеолит ЗОт/га 1,39 123,87 4,89 0,43 112,86 2,83

5 фон+глина 1,38 115,45 4,65 0,39 109,23 2,90

6 фон+ВК 1,32 119,35 5,10 0,34 116,06 3,26

7 фон+известь 1,38 114,59 4,64 0,36 111,99 2,86

8 фон+глина+известь 1,10 109,96 3,87 0,26 107,80 2,54

НСР 0.95 0,11 4,73 0,45 1 0,07 5,11 0,57

ПДК 0,10 50,00 10,00

МДУ 0,30 50,00 30,00 0,30 50,00 30,00

Зерно озимой пшеницы содержало опасное количество Cd после двукратного внесения ОСВ. Внесение цеолита, извести и глины способствовало снижению концентрации элемента в зерне пшеницы: цеолит в дозах 15 и 30 т/га - на 40% и 67%, известь и глина (при раздельном и совместном применении) -на 79 - 86%. На вариантах с использованием глины и извести содержание Cd в зерне пшеницы было ниже уровня МДУ.

Зерно ячменя на варианте с применением ОСВ без мелиорантов накапливало Cd в количестве, превышающем МДУ в 1,5 раза (табл. 11). После повторного внесения мелиорантов содержание Cd снизилось при использовании глины - на 17%, извести - на 23%, ВК - на 28%, глины и извести - на 45%. На вариантах с применением ВК и извести (варианты 6, 7, 8) концентрация Cd в зерне ячменя находилась на уровне МДУ.

Ni и РЬ в растениях озимой пшеницы и ячменя не обнаружены. Следует обратить внимание на тот факт, что при выращивании пшеницы и ячменя, содержание различных форм Ni в почве было значительно выше, чем при выращивании клевера, тем не менее, растения клевера накапливали этот элемент в значительных количествах. Видимо, это связано с особенностью выращиваемых культур. Существуют многочисленные сведения о том, что бобовые накапливают Ni в большем количестве, чем другие культуры (Broun et al., 1989; Halstead, 1969; Poulik, 1997; Андреева и др., 2001). Бобовые относят к практически безбарьерным по отношению к Ni биообъектам (Тихомиров и др., 1987).

Ни солому, ни зерно пшеницы и ячменя нельзя использовать ни в пищевых целях, ни даже на корм для животных из-за высокого содержания Zn. Использование мелиорантов не выполнило свою экологическую функцию, после их внесения концентрация Zn в различных органах выращиваемых растений осталась на опасно высоком уровне.

Си растения пшеницы и ячменя при внесении ОСВ накапливали в допустимых пределах (ниже уровня ПДК и МДУ). Мелиоранты в своем последействии, а также после своего повторного внесения показали высокую эффективность в снижении концентрации металла в зерне и соломе зерновых. В наибольшей степени поступление Си в растения пшеницы и ячменя снижалось на варианте с совместным использованием извести и глины. Эффективным приемом также оказалось внесение извести.

Сравнение содержания ТМ в соломе и зерне выращиваемых культур свидетельствует о наличии защитных механизмов у растений, препятствующих поступлению элементов-загрязнителей в генеративные органы. Зерно выращиваемых культур содержало значительно меньше ТМ, чем солома. Данное свойство отмечают многие исследователи (Ильин, 1991; Алексеев, 1987; Iskandar, 2001; Barman et al, 2000; Gerritse, 1983).

Несмотря на то, что повторное применение ОСВ привело к увеличению в почве содержания азота, доступных для растений фосфора и калия, питание растений озимой пшеницы и ячменя ухудшилось, что, на наш, взгляд связано с высокой концентрацией ТМ. На варианте с использованием ОСВ без мелиорантов в соломе озимой пшеницы содержание азота снизилось в 2 раза по сравнению с контролем, а в зерне пшеницы и ячменя в 2 - 3 раза снизилось содержание фосфора. Все мелиоранты в последействии (за исключением ВК), а также после повторного своего применения полностью нивелировали отрицательное влияние ТМ на содержание азота в соломе пшеницы, но не смогли полностью снять негативное воздействие ТМ на концентрацию фосфора зерне ячменя и пшеницы.

Дисперсионный анализ содержания ТМ в растениях показал, что на накопление Cd, Zn, и Cu в растениях оказывает влияние вид растения и величина урожая культур. При этом влияние фактора «вид растения» сильнее влияния фактора «урожай». При изучении влияния факторов «внесение ОСВ» и «внесение мелиорантов» выявлено, что на содержание ТМ в растениях большее влияние оказывает внесение осадка сточных вод.

Выводы

1. Совместное применение ОСВ и мелиорантов (известь, цеолит, глина, вермикомпост) на дерново-подзолистых супесчаных малогумусных почвах является перспективным мероприятием, позволяющим не только снизить биодоступность ТМ, но и стабилизировать, в случае использования извести, гумусное состояние почвы. Применение ОСВ (в повышенных дозах) без одновременной мелиорации нецелесообразно.

2. Органическое вещество ОСВ в супесчаных дерново-подзолистых почвах быстро минерализуется, при использовании высоких доз ОСВ почва из разряда малообеспеченной фосфором переходит в разряд высокообеспеченной. Внесение извести и цеолита на фоне ОСВ способствует улучшению кислотно-основных свойств почвы, а применение глины, кроме увеличения емкости катионного обмена, также обеспечивает положительный баланс калия, в год внесения вермикомпоста в почве увеличивается содержание органического вещества, доступных растениям форм фосфора и калия.

3. Применение ОСВ привело к существенному увеличению содержания ТМ в почве. После однократного использования 100 т/га ОСВ валовое содержание кадмия, цинка и меди в почве превышало допустимый уровень. Валовое содержание свинца и никеля в почве после однократного и двукратного применения ОСВ находилось на безопасном уровне.

4. Совместное применение ОСВ и мелиорантов способствовало снижению содержания биодоступных форм ТМ в почве. При этом наибольший эффект был получен от использования глины и извести, однако даже на вариантах с их применением (как раздельно, так и совместно) безопасный уровень концентраций биодоступных форм кадмия, цинка и меди после двукратного применения ОСВ не был достигнут.

5. Через 4 года после однократного внесения ОСВ получена экологически безопасная продукция (сено клевера) на всех вариантах опыта с мелиорантами. После повторного внесения 100 т/га ОСВ концентрация кадмия и цинка в растениях озимой пшеницы и ячменя на варианте без применения мелиорантов превышала допустимый уровень для кормовых культур. Применявшиеся дозы извести, цеолита, вермикомпоста и глины (после однократного и двукратного внесения) не смогли обеспечить получение экологически чистой продукции ячменя и пшеницы.

6. Однократное и двукратное применение ОСВ обеспечивало более высокую продуктивность клевера, озимой пшеницы и ячменя, но его применение совместно с мелиорантами было более эффективным. Подобное действие мелиорантов связано как со снижением концентрации биодоступных форм элементов-загрязнителей, так и с дополнительным привносом в почву питательных элементов.

7. Сравнительная оценка используемых в опыте мелиорантов позволяет заключить, что при внесении высокой дозы ОСВ наиболее эффективным является совместное применение извести и глины, обеспечивающее самое низкое содержание биодоступных форм ТМ в почве, а также самую низкую их концентрацию в выращиваемых растениях. Глинование улучшает сорбционные свойства почвы, а известь, изменяя ее кислотно-основные свойства, способствует более эффективному закреплению ТМ почвой.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Remediation of Soils Contaminated by Sewage Sluge // Abstracts of г01 international congress «Eurosoil 2004». Freiburg: 2004. P. 402 (соавторы Т. Bolysheva, A. Valitova)

2. Загрязнение почв тяжелыми металлами и способы их рекультивации // Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов «Почвы национальное достояние России». Новосибирск: «Наука-центр», 2004. С. 275 (соавторы Болышева Т.Н., Касатиков В.А., Валитова А.Р.)

3. Сравнительная эффективность способов мелиорации почв с разным уровнем загрязнения тяжелыми металлами // Материалы международной научно-практической конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие». Пенза. 2005. С. 158-159 (соавторы Валитова А.Р., Болышева Т.Н.)

4. Фиторемедиирующий эффект различных культур // Плодородие, 2006. № 1. С. 36 - 37 (соавторы Минеев В.Г., Болышева Т.Н., Валитова А.Р.)

5. Методы мелиорации почв, загрязненных кадмием // Плодородие, 2006. № 1. С. 38 - 39 (соавторы Лебедева J1.A., Болышева Т.Н., Валитова А.Р.)

6. Результаты утилизации осадков сточных вод во Владимирской области // Агрохимический вестник, 2006. № 1. С. 26 - 27. (соавторы Болышева Т.Н., Касатиков В.А., Валитова А.Р.)

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж ¡¿}£? экз. Заказ № 7"/

SlQOSfl Mb - 1 12

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кижапкин, Павел Павлович

Введение.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 .Состав и свойства осадков сточных вод.

1.2. Использование ОСВ в мире и России.

1.3. Влияние ОСВ на свойства почв.

1.4. Поведение ТМ в почве при внесении ОСВ.

1.5 Способы мелиорации почв, загрязненных ТМ.

1.5.1 .Химическая мелиорация почв.

1.6. Опыт мелиорации почв, загрязненных ТМ.

Глава 2. Объекты и методы исследований.

2.1. Характеристика химического состава ОСВ и мелиорантов.

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Влияние последействия ОСВ и мелиорантов на агрохимические свойства пахотного слоя почвы.

3.2. Изменение свойств пахотного слоя почвы после двукратного применения ОСВ на фоне последействия мелиорантов.

3.3. Влияние двукратного внесения ОСВ и повторного внесения мелиорантов на параметры плодородия почвы.

3.4. Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление различных форм токсичных и биогенных элементов в пахотном слое почвы.

3.4.1. Влияние прямого действия и последействия ОСВ и мелиорантов на содержание токсичных элементов в почве

3.4.1.1. Кадмий.

3.4.1.2. Никель.

3.4.1.3. Свинец.

3.4.2. Влияние прямого действия и последействия ОСВ и мелиорантов на содержание различных форм биогенных элементов в почве

3.4.2.1. Медь.

3.4.2.2. Цинк.

3.5. Влияние ОСВ и мелиорантов на урожай выращиваемых культур.

3.6. Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление токсичных элементов растениями клевера, озимой пшеницы и ячменя.

3.7. Влияние ОСВ и мелиорантов на накопление биомикроэлементов в растениях клевера, озимой пшеницы и ячменя.

3.8. Влияние ОСВ и мелиорантов на содержание основных питательных элементов в выращиваемых культурах.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние различных мелиорирующих средств на плодородие супесчаной дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценозов, подвергшихся полиметаллическому загрязнению"

В последнее время в нашей стране и за рубежом все большее внимание уделяется экологическим аспектам использования в земледелии побочных продуктов человеческой деятельности, в том числе осадков сточных вод (ОСВ). Внесение данных видов отходов в почву — один из путей их утилизации. ОСВ довольно широко используются в сельском хозяйстве России, США и Европе, особенно в тех районах, где ощущается нехватка органических удобрений (Renner, 2000; Оттабонг и др., 2001). Основным критерием возможности применения ОСВ в качестве удобрения служит высокое содержание в их составе органических веществ, необходимых для растений макро - и микроэлементов. Однако бесконтрольное применение в почву ОСВ может привести к перенасыщению почвы как полезными микроэлементами, так и токсичными металлами (Бердяева, 2001; Simon, 1994; Hegstrom, 1989 и др.). Загрязнение почв сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами (ТМ) в результате бесконтрольного применения удобрений на основе отходов коммунального хозяйства и отходов промышленности носит устойчивый характер. По сведениям Госкомэкологии и Роскомзема в Российской Федерации свыше 2,4 млн. га земель загрязнены бесконтрольным применением органо-содержащих отходов.

Актуальность В мировой практике основным приемом реабилитации почв, загрязненных ТМ, является перевод последних в малодоступные для растений формы. Не существует универсального способа мелиорации загрязненных земель, поскольку выбор того или иного метода зависит от уровня и типа загрязнения, свойств почвы, расположения объекта на местности, наличия вблизи хозяйств дешевых мелиорирующих средств, специфики хозяйства и многих других факторов.

Перспективным направлением в применении ОСВ может являться одновременное (совместное) внесение в почву ОСВ и мелиоранта. В этом случае в почве будут происходить иные процессы трансформации загрязняющих веществ, содержащихся в ОСВ. Этот прием может позволить т 5 увеличить дозы ОСВ и существенно улучшить баланс органического вещества в почвах.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

Показано, что эффективность мелиорантов различна. Она зависит от вида ТМ, его концентрации в почве, от индивидуальных особенностей выращиваемых культур. Установлено, что известь, глина и цеолит даже через 4-5 лет после однократного внесения оказывают сдерживающее воздействие на образование доступных для растений форм ТМ, а также на поступление элементов загрязнителей в сельскохозяйственную продукцию. Показано, что наиболее эффективными мелиорантами, снижающими количество биодоступных форм ТМ в почве, являются известь и глина, а также их совместное применение. Однако при достигнутых в опыте уровнях загрязнения почвы Cd и Zn эти мелиоранты не смогли обеспечить надежного получения экологически безопасной продукции озимой пшеницы и ячменя.

Публикации По результатам исследований опубликовано 6 работ.

Апробация Основные результаты диссертационной работы были доложены на Международном конгрессе «Eurosoil 2004» (Freiburg, 2004); IV съезде Докучаевского общества почвоведов «Почвы - национальное достояние России» (Новосибирск, 2004); Международной научно - практической конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, 2005), а также на заседаниях кафедры агрохимии факультета почвоведения МГУ (2003; 2004; 2005).

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Кижапкин, Павел Павлович

Выводы

4. Совместное применение ОСВ и мелиорантов способствовало снижению содержания потенциально доступных и биодоступных форм ТМ в почве. При этом наибольший эффект был получен от использования глины и извести, однако даже на вариантах с их применением (как раздельно, так и совместно) безопасный уровень концентраций биодоступных форм кадмия, цинка и меди после двукратного применения ОСВ не был достигнут.

6. Однократное и двукратное применение ОСВ обеспечивало более высокую продуктивность клевера, озимой пшеницы и ячменя, но его применение совместно с мелиорантами было более эффективным. Подобное действие мелиорантов связано как со снижением концентрации потенциально доступных и биодоступных форм элементов-загрязнителей, так и с дополнительным привносом в почву питательных элементов.

100

Заключение

Анализ литературных данных позволяет сделать следующее заключение: осадки сточных вод имеют сложный полиэлементный, макро- и микросостав со значительным содержанием органического вещества, азота и зольных элементов, и в том числе фосфора и калия. Это обусловливает их широкое использование в качестве нетрадиционных органических удобрений в сельском хозяйстве. Однако при использовании ОСВ в качестве органических удобрений в почву может вносится большое количество ТМ, которые могут оказывать негативное влияние на почвенную микрофлору, растения, а также в составе растительной продукции поступать в организм человека. Применение осадков сточных вод осложняется тем, что их состав сильно варьирует в зависимости от региональных особенностей их компонентов, поэтому для каждого вида ОСВ необходимы исследования по изучению поведения ТМ осадков в почве: их подвижность, доступность растениям, сорбция, образование металлорганических соединений и т.д.

Загрязненные тяжелыми металлами почвы плохо поддаются рекультивации и проблема реабилитации земель стоит во многих странах мира. Не существует универсального способа мелиорации загрязненных земель, потому что выбор того или иного метода зависит от уровня и типа загрязнения, свойств почвы, расположения объекта на местности, наличия вблизи хозяйств дешевых мелиорирующих средств, специфики хозяйства и многих других факторов. Поэтому для успешного использования отходов промышленности в сельском хозяйстве необходим строгий контроль, глубокое и всестороннее изучение их свойств и влияния на основные агрохимические характеристики почвы и качество сельскохозяйственной продукции. Для аэробно стабилизированного ОСВ очистных сооружений г. Владимира таких данных в полной мере пока не имеется.

Глава 2. Объекты и методы исследований

Исследования проводили в 2002-2004 гг. в полевом стационарном опыте Всероссийского научно-исследовательского, конструкторского и проектно-технологического института органических удобрений и торфа (Владимирская обл., Судогодский р/н, п.Вяткино).

Полевой опыт заложен в 1998 г. Размер делянок 2,0 м х 2,0 м. Повторность опыта - пятикратная. Схема опыта следующая: 1. контроль; 2. фон - 100т/га ОСВ; 3. фон + цеолит 15 т/га; 4. фон + цеолит 30 т/га; 5. фон + глина 200 т/га; 6. фон + вермикомпост (ВК) 14 т/га; 7. фон + известь 6 т/га; 8. фон + глина 200 т/га + известь 6 т/га. Последовательность культур в опыте следующая: озимая пшеница - сорт «Памяти Федина», ячмень - сорт «Зазерский - 85», овес - сорт «Астор», клевер красный - сорт «Московский 1». ОСВ и мелиоранты вносили один раз за ротацию (дважды за период ^ проведения опыта). При закладке опыта ОСВ и мелиоранты внесли в 1998 г. под озимую пшеницу, второй раз ОСВ вносили под озимую пшеницу осенью 2002 года, а мелиоранты - под ячмень, осенью 2003 года. Таким образом, мы имели возможность изучить в 2002 г. последействие ОСВ и мелиорантов на показатели плодородия почвы, содержание и подвижность ТМ в почве, поступление их в растения клевера; в 2003 г. исследовали влияние прямого действия ОСВ (при повторном его внесении осенью 2002 г.) и последействие мелиорантов на те же показатели в почве, что и в 2002 г., а также на поступление ТМ в солому и зерно озимой пшеницы. В 2004 г. изучали прямое действие мелиорантов, внесенных повторно осенью 2003 г. на фоне двукратного применения ОСВ (осенью 1998 и 2002 гг.) на перечисленные выше показатели в почве и на поступление ТМ в солому и зерно ячменя.

Образцы почвы отбирали в конце вегетационного периода после уборки растений. В почвенных образцах определяли параметры агрохимической характеристики по следующим общепринятым юстированным методам: рН водной вытяжки - потенциометрически, гидролитическую кислотность (Нг) - по Каппену, сумму поглощенных оснований - по Каппену-Гильковицу, органический углерод - по Тюрину в модификации Никитина, доступный растениям фосфор в вытяжке Кирсанова (0,2М НС1) - колориметрически - по Дениже, калий в этой же вытяжке - методом пламенной фотометрии. Содержание общего азота, фосфора и калия в почве определяли после мокрого озоления почвенных образцов в смеси концентрированной серной и хлорной кислот: азот - по методу Кьельдаля, фосфор - по методу Дениже, калий - на пламенном фотометре (Практикум по агрохимии, 2001).

Содержание ТМ в образцах почвы определяли: валовое - методом кислотной варки в царской водке, обменно-поглощенные формы с помощью вытяжки 1М ацетатно-аммонийного буфера (рН 4,8), и кислоторастворимые формы с помощью вытяжки 1 М НС1 (Практикум по агрохимии, 2001).

Отобранные в конце вегетации образцы растений, высушивали в термостате. Воздушно сухие образцы размалывали на электрической мельнице. Содержание ТМ в растениях определяли после мокрого озоления в смеси концентрированной HNO3 и 25% Н202 (Практикум по агрохимии, 2001). Анализ растительных образцов на содержание основных питательных элементов проводился после мокрого озоления по К. Гинзбург: азот по методу Кьельдаля, фосфор - по методу Дениже, калий - на пламенном фотометре.

ТМ во всех объектах определяли методом атомной абсорбции. Результаты исследований статистически обрабатывали с помощью программ Excel и Statistica.

2.1. Характеристика химического состава ОСВ и мелиорантов

В качестве фонового удобрения использовался аэробностабилизированный ОСВ очистных сооружений г. Владимира. Он представляет собой рассыпчатый однородный материал тёмно-серого цвета без запаха с содержанием органического углерода 13,9 %.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Кижапкин, Павел Павлович, Москва

1. Агроэкология / В.А. Черников, P.M. Алексахин, А.В. Голубев и др.; Под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. М.: Колос, 2000. 536 с.

2. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. JL: Агропромиздат, 1987. 142 с.

3. Алексеев Ю.В., Лепкович И.П. Кадмий и цинк в растениях луговых фитоценозов // Агрохимия, 2003. № 9. С. 66-69.

4. Алексеева А.С. Влияние применения нетрадиционных органических удобрений на накопление тяжелых металлов и биологическую активность дерново-подзолистых супесчаных почв // Автореф. дисс. на соискание ученой степени к.б.н. М., 2002. - 24 с.

5. Андреева И.В., Говорина В.В., Виноградова С.Б., Ягодин Б.А. Никель в растениях // Агрохимия, 2001. № 3. С. 82-94.

6. Антонова Т.Н., Головинов А.А. Воспроизводство плодородия черноземов // Агрохимический вестник, 2001. № 4. С. 40-41.

7. Анциферова Е.Ю. Эколого-агрохимическая оценка осадков сточных вод, используемых в качестве удобрения // Автореф. дисс. на соискание ученой степени к.б.н. М., 2003. - 23 с.

8. Аскинази Д.Л. Фосфатный режим и известкование почв с кислой реакцией. Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - 213 с.

9. Атабаева С. Д., Сарсенбаева Б. А., Киршебаев Е. Влияние меди и кадмия на рост растений и АТФазную активность корней пшеницы. // Сб. тез. докладов международной конференции «Физиология растений — наука 3-го тысячелетия». -М.: 1999. Т. 1. С. 317.

10. Байдина H.JI. Инактивация тяжелых металлов гумусом и цеолитами в техногенно загрязненной почве // Почвоведение, 1994. № 9. С. 121-126.

11. Бердяева Е.В. Влияние многолетнего применения осадков сточных вод и извести на фракционный состав меди и цинка в дерново-подзолистой супесчаной почве // Вестник московского университета. Серия 17. Почвоведение, 2001. № 2. С. 24 29.

12. Болышева Т.Н., Андронова JI.A. Влияние осадков сточных вод на плодородие дерново-подзолистых почв и экологическую ситуацию в агроландшафте.// Сб.: "Плодородие почвы и качество продукции при биологизации земледелия". М.: Колос, 1996. С. 194-201.

13. Большаков И.А., Краснова Н.М., Борисочкина Т.И., Сорокин С.Е., Граковский В.Г. Аэротехногенное загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами: источники, масштабы, рекультивация. М.: 1993. С. 92.

14. Бутовский P.O. Проблемы химического загрязнения почв и грунтовых вод в странах европейского союза // Агрохимия, 2004. № 3. С. 74 81.

15. Быкин А.В. Биологические аспекты воспроизводства плодородия почв при внесении вермикомпоста // Агрохимический вестник, 1997. № 6. С. 5 6.

16. Быкин А.В., Городний Н.М. Продуктивность агроценозов при использовании продуктов биоконверсии. // Химия в сельском хозяйстве, 1997. №1. С. 19-21.

17. Варламова Л.Д. Агрономическая оценка применения вермикомпоста // Плодородие, 2005. № 3(24). С. 19 20.

18. Витковская С.Е. Изменение содержания подвижных форм химических элементов в процессе трансформации органического вещества компоста из твердых бытовых отходов // Агрохимия, 2005. № 4. С. 27 31.

19. Галиулин Р. В., Галиулина Р. А. Фитоэкстракция тяжелых металлов из загрязненных почв // Агрохимия, 2003. № 3. С. 77 85.

20. Гармаш Г.А., Гармаш Н.Ю. Влияние тяжелых металлов, вносимых в почву с осадком сточных вод, на урожайность пшеницы и качество продукции // Агрохимия, 1989. № 7. С. 69-75.

21. Глунцов Н.М., Зимина Л.М., Жигарев А.Н. Производство вермикомпоста и его применение под овощные культуры защищенного грунта // Плодородие, 2003. № 1. С. 18-19.

22. Головатый С. Е., Жигарев П. Ф., Панкрутская Л. И. Поступление кадмия в сельскохозяйственные растения // Агрохимия, 2000. № 1. С. 81-85.

23. Горшкова Е.И., Садовникова Л.К., Лебедева Е.В., Беневоленский М.С. Влияние ОСВ на фосфатное состояние дерново подзолистых и торфяно -глеевых почв // Вестник Московского Университета. Сер. 17. Почвоведение, 1998. № 2. С. 33-39.

24. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрения. — М.: Госстандарт России. 2001.

25. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 году. М.: Госкомитет по охране окружающей среды, 1999. Ч. V. Раздел 2. - 458 с.

26. Градев Г.Д., Голубцов И.В., Миланов М.В. // Природные цеолиты. -Тбилиси, Мецниереба, 1979. С. 135-142.

27. Граковский В.Г., Сорокин С.Е., Фрид А.С. Санация загрязненных почв и рекультивация нарушенных земель в России // Почвоведение, 1994. № 4. С. 121-129.

28. Дабахов М.В., Соловьев Г.А., Егоров B.C. Влияние агрохимических средств на подвижность свинца и кадмия в светло-серой лесной почве и поступление их в растения // Агрохимия, 1998. № 8. С. 54-59.

29. Дмитриева В.Н., Степанов А.И., Мерзлая Г.Е. и др. Вермикультивирование: теория, опыт, практика. Якутск: Изд-во Сахаполиграфиздат, 2000. - 120 с.

30. Душенокв В., Раскин И. Фиторемедиация: зеленая революция в экологии // Агро XXI, 2000. № 9. С. 20.

31. Егорова Е.В., Касатиков В.А., Фокин С.А. Влияние осадка сточных вод на уреазную активность дерново-подзолистой почвы // Вестник Московского Университета. Сер. 17. Почвоведение, 2001. № 1. С. 32 34.

32. Еськов А.И., Духанин Ю.А., Тарасов С.И. Фиторемедиация почв, загрязненных бесподстилочным навозом. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2004. 100 с.

33. Завьялова Н.Е., Косолапова А.И., Митрофанова Е.М. Влияние извести на показатели плодородия дерново-подзолистой почвы // Плодородие, 2005. № 1 (22). С. 26 28.• 104

34. Игонин A.M. Дождевые черви: как повысить плодородие почвы в десятки раз, используя дождевого червя-«старателя». Ковров: «Маштекст», 2002. - 192 с.

35. Игонин A.M., Титов И.Н., Елин Е.Н. Переработка органических отходов с помощью новой промышленной линии дождевых червей «Владимирский гибрид» (старатель) // Агрохимический вестник, 2003. № 1. С. 6.

36. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва растение. - Новосибирск: Наука, 1991.-151 с.

37. Ильин В.Б. Оценка защитных возможностей системы почва-растение примодельном загрязнении почвы свинцом //Агрохимия. 2004, № 4. С. 52-57.

38. Карагеоргий В.В., Погребняк А.П. Использование вермикомпоста в звене овощного севооборота // Химия в сельском хозяйстве, 1994. № 4. С. 15 -16.

39. Касатиков В.А. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав почв // Почвоведение, № 9. 1991. С. 41-49.

40. Касатиков В.А., Руник В.Е., Касатикова С.М., Шабардина Н.П. Влияние мелиорантов на содержание подвижных форм металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве // Агрохимия, 1995. № 7. С. 94 99.105

41. Киселева Н.И. Комбинированные формы биоудобрения защищают растения // Агро XX, 2000. № 2. С. 14 15.

42. Кононов О.Д., Лагутина Т.Б. Рекомендации по использованию активного ила и гидролизного лигнина в лесных питомниках. Архангельск, 1995. -23 с.

43. Куликова Н.Н., Парадина Л.Ф., Сутурин А.Н., Козырева Е.И., Бойко С.М., Таничева И.В., Антоненко A.M. Фитоиндикация содержания подвижных форм соединений тяжелых металлов в осадках промышленно-бытовых сточных вод // Агрохимия, 2004. №11. с.71-79.

44. Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах проблемы и методы изучения // Почвоведение, 2002. № 6. С. 682-692.

45. Ладонин Д.В. Пляскина О.В. Фракционный состав соединений меди, цинка, кадмия и свинца в некоторых типах почв при полиэлементном загрязнении // Вестник МГУ. Сер. 17. Почвоведение, 2003. № 1. С. 8-15.

46. Лебедева Л.А., Амельянчик О.А., Лебедев С.Н., Мохамед Ф., Копылова Е. Н. Биологические свойства дерново-подзолистой почвы, загрязненной ТМ // Агрохимия, 1994. № 3. С. 106-111

47. Лобода Б.П., Яковлева Н.Н., Корчагина Л.М. Агрохимическая и агроэкологическая оценка цеолитсодержащих агроруд при применении в растениеводстве / Материалы пятой научно-практической конференции

48. Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах». М.: Изд-во МГУ, 1998. С. 160-166.

49. Мальцев В.Ф., Ториков В.Е., Маркина З.Н., Торикова О.В., Особенности накопления тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами // Агро XXI, 1999. № 11. С. 20-21.

50. Марченко А.И., Соколов М.С. Фиторемедиация почв, загрязненных нефтепродуктами // Агро XXI, 2001. № 1. С. 20-21.

51. Методические указания по обследованию почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и радионуклидов. М.: ЦИНАО, 1995. -45 с.

52. Методы анализов органических удобрений / Под ред. А.И. Еськова. М.: Россельхозакадемия ГНУ ВНИПТИОУ, 2003. - 552 с.

53. Мерзлая Г.Е. Экологическая оценка ОСВ // Химия в сельском хозяйстве, 1995. №4. С. 38-42.

54. Мерзлая Г.Е. Методика и результаты исследований эффективности компостов и вермикомпостов // Материалы 2-й Международной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почвы». -Владимир, 2004. С. 150-152.

55. Мерцалова А.В. Агроэкологическое значение применения биогумуса и цеолитовых туфов в условиях закрытого грунта // Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. с/х наук. М.: 1999. — 19 с.

56. Минеев В.Г., Дебрецени Б., Мазур Т. Биологическое земледелие и минеральные удобрения. М.: Колос, 1993. - 415 с.

57. Минеев В.Г., Кочетавкин А.В., Нгуен Ван Бо Использование природных цеолитов для предотвращения загрязнения почвы и растений тяжёлыми металлами // Агрохимия, 1989. № 8. С. 89-95.

58. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия. Биология и экология почвы. М.: 1990. 206 с.

59. Мотузова Г.В. Системно-экологический анализ соединений микроэлементов в почвах // Автореф. дис. на соискание степени д. б. н. -М., 1992.-36 с.

60. Небольсин А.Н., Небольсина Л.В., Яковлева Л.В. Влияние известкования на некоторые показатели фосфатного режима дерново-подзолистых почв // Агрохимия, 1998. № 9. С. 31-41.

61. Небольсин А.Н., Небольсина З.П., Алексеев Ю.В., Яковлева Л.В. Известкование почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимия, 2004. №3. С. 48-54.

62. Обухов А.И. Методические основы разработки ПДК ТМ и классификация почв по загрязнению / Система методов изучения почвенного покрова, деградированного под влиянием химического загрязнения. М., 1992. С. 13-20.

63. Обухов А.И., Ефремова Л.Л. Охрана и рекультивация почв, загрязненных тяжелыми металлами // Материалы 2-й Всесоюзной конф. "Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы". М.: Изд-во МГУ, 1988. С. 23-36.

64. Овчаренко М.М., Величко В.А., Лебедев С.Н., Графская Г.А., Семенова Н.П. Влияние извести и цеолитов на поступление Cd, Zn, и Pb в корнеплоды моркови // Тяжелые металлы и радионуклиды в агроэкосистемах. М.: Изд-во МГУ, 1994. С. 194-201.108

65. Овчаренко М.М. Реакция почвенной среды и кальция на содержание тяжелых металлов в растениях / Агрохимический вестник, 2001 С. 24-27

66. Окорков В.В. Механизм рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Плодородие, 2004. № 1(16). С. 28 30.щ. 79. Окорков В.В. Экологические аспекты использования темноцветных почв

67. Ополья // Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах. Материалы пятой научно-практической конференции. М.: Изд-во МГУ, 1998. С. 333-341.

68. Орлов Д.С., Амосова Я.М., Садовникова Л.К., Якименко О.С., Андронова Л.А., Бенедиктова А.И. Удобрения из коры, лигнина и осадков сточных вод: получение, свойства, применение. Новости науки и техники. Серия Биология. М.: ВИНИТИ РАН, 1997. - 56 с.

69. Оттабонг Э., Якименко О.С., Садовникова J1.K. Влияние городских осадков сточных вод на доступность биогенных элементов в вегетационном эксперименте // Агрохимия, 2001. № 2. С. 55 60.

70. Петрова Г.В. Эффективность использования вермикомпоста в качестве почвоулучшателя тепличных почвогрунтов и рассадной почвосмеси. // Бюллетень ВИУА, 2001. № 114. С. 144-145.

71. Пинский Д.JI. Формы соединений цинка и кадмия в естественных и загрязненных почвах // Цинк и кадмий в окружающей среде. — М.: Наука, 1992. С. 74-83

72. Пискунов А.С., Филиппова А.П. Эффективность биогумуса в Предуралье // Эколого-агрохимические технологические аспекты развития земледелия среднего Поволжья и Урала. Казань, 1995. С. 83.

73. Плеханова И.О., Кленова О.В., Кутукова Ю.Д. Влияние осадков сточных вод на содержание и фракционный состав тяжелых металлов в супесчаных дерново-подзолистых почвах // Почвоведение, 2001. № 4. С. 496-503.

74. Плеханова И.О., Кутукова Ю.Д., Обухов А.И. Накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями при внесении осадков сточных вод//Почвоведение, 1995. № 12. С. 1530-1535.

75. Покровская С.Ф. Использование дождевых червей для переработки органических отходов и повышения плодородия почв (Вермикультура). -М.: 1991.-36 с.

76. Покровская С.Ф., Касатиков В.А. Использование осадка городских сточных вод в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1987. - 120 с.

77. Понизовский А.А., Димоянис Д.Д., Тсадилас К.Д. Использование цеолита для детоксикации загрязненных свинцом почв // Почвоведение, 2003. № 4. С. 487 492.

78. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв: Учеб. Пособие / Под ред. Д.С.Орлова, В.Д.Василевской. М.: Изд-во МГУ, 1994. - 272 с.

79. Практикум по агрохимии: Учеб. Пособие. 2-е изд., перераб. и доп./ Под. ред. В.Г. Минеева. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.

80. Природные цеолиты М.: Химия, 1985. - 225 с.

81. Пьянкова В.И., Москвитинова Т.Б., Пантелеева Л.А., Павлова С.Ш. Экологические аспекты действия химических загрязнителей. Часть I. Биосфера и химия углерода, азота, фосфора, кислорода, серы и галогенов. -Пермь, 2001.- 162 с.

82. Пьянкова В.И., Москвитинова Т.Б., Пантелеева Л.А., Павлова С.Ш. Экологические аспекты действия химических загрязнителей. Часть II. Металлы как экологический фактор риска для биосферы. Пермь, 2001. -334 с.

83. Савич В.И., Трубицина Е.В. Способы устранения загрязнения почв // Земледелие, 1990. № 2. С 22 23.

84. Садовникова Л.С., Касатиков М.В. Влияние осадков сточных вод и извести на подвижность соединений тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве // Агрохимия, 1995. № 6. С. 81-88.

85. Садовникова Л.К., Решетников С.И., Ладонин Д.В. Содержание тяжелых металлов в активных илах, применяемых в качестве органических удобрений // Почвоведение, 1993. № 5. С. 29-33.

86. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин А.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990.-334 с.

87. Свинец в окружающей среде. М.: Наука, 1987. - 216 с.

88. Сидоренко О.Д., Васильев М.К. Микробиологический контроль при использовании биогумуса и компостов // Химия в сельском хозяйстве, 1995. №2-3. С. 35-36.

89. Тен Хак Мун, Кириенко О.А. Влияние вермикомпоста на структуру микробоценоза тепличного грунта и на рост огурцов // Агрохимия, 2002. №7. С. 75-78.

90. Терещенко Н.Н Эколого-почвенно-агрохимические аспекты вермикомпостирования и применения биогумуса. // Автореферат на соискание степени к. с/х н. Барнаул, 1997. - 20 с.

91. Терещенко П.В., Колтыхов Д.Ю. Оптимизация внесения биогумуса в защищенном грунте. // Доклады Российской академии наук, 2000. № 4. С. 17-19.

92. Тихомиров Ф.А., Кузнецова Н.Н., Магина Л.Г. Действие никеля на растения на дерново-подзолистой почве // Агрохимия. 1987. № 8. С. 74-80.

93. Хомяков Д.М. Некоторые проблемы использования осадка сточных вод на удобрение // Земледелие, 1991. № 8. С. 62-65.

94. Хромов А.Я. Опыт применения цеолитовых туфов в земледелии черноземной зоны Западной Сибири / Сб. научных трудов «Применение цеолитовых туфов в сельском хозяйстве». Новосибирск. СО ВАСХНИЛ, 1986. С. 50-57.

95. Цинк и кадмий в окружающей среде. М.: Наука, 1992. - 200 с. ПЗ.Чебакова И.Б. Очистка сточных вод: Учебное пособие. - Омск: Изд - во1. ОмГТУ, 2001. 84 с.

96. Чеботарев Н.Т. Влияние осадков сточных вод на плодородие дерново-подзолистой почвы Внесение под картофель и ячмень. // Химия в сельском хозяйстве, 1997. № 6. с. 18-19.

97. И5.Чжоу Дунсин, Касатиков В.А., Никольский К.С. Раскатов В.А. Особенности компостирования осадков сточных вод и растительных остатков // Плодородие, 2005. № 3 (24). С. 22-23.

98. Шильников И.А., Аканова Н.И. Проблема снижения токсичности ТМ при известковании // Химия в сельском хозяйстве, 1995. №4. С. 29-32.

99. Юмвихозе Э. Эколого-биологическая оценка использования осадков сточных вод в качестве удобрения // Автореф. дисс. на соискание степени к.б.н.-М., 1999.-23 с.

100. Якименко О.С. Трансформация органического вещества осадка сточных вод в лабораторном эксперименте // Зб1рник наукових праць шституту землеробства Украшьско1 академп аграрных наук. Випуск 1. Кшв, 1996. с. 199-205.

101. Alloway B.J. Heavy Metals in Soils. Glasgow. Blackie, 1990. 339 p.

102. Alloway B.J. Cadmium / Heavy Metals in Soils. New York. Blackie Academic and Professional, 1995. P. 122 - 151.

103. Atiyeh R.M., Subler S., Edwards C. A., Bachman G., Metzger J. D., Shuster W. Effects of vermicomposts and composts on plant growth in horticulture container media and soil // Pedobiologia, 2000. № 44. P. 579-590.

104. Barman S.C., Sahu R.K., Bhargava S.K., Chaterjee C. Distribution of heavy metals in wheat, mustard and weed grown in field irrigated with industrial effluents // Bulletin Environmental Contamination Toxicology, 2000. P. 489496.

105. Basta N., Sloan J.J. Bioavailability of heavy metals in strongly acidic soils treated with exceptional quality biosolids // Environmental quality, 1999. V. 28. P. 633-638.

106. Blum W.E.H., Rampazzo N. Assessment of structure in agricultural soils:Results of a multilateral cooperation project between Austria, Czech-Republic, Hungary,

107. Poland and Slovak-Republic // International Agrophysics, 1993. V. 7. № 2/3. P. 93-97.

108. Boyd S.A., Lee S.S., Nelson D.W. Changes in the humic acid fraction of soil resulting from sewage sludge application // Soil Science, 1980. Vol. 44. P.l 1791186.

109. Brown P.H., Dunemann L., Schulz R., Marschner H. Influence of Redox Potential and Plant Spesies on the Uptake of Ni and Cd from Soils // Z. Pflanzenernaehr Bodenkund, 1989. V. 152. P. 85-91.

110. Chaney R.L. Plant uptake of inorganic waste constituents / James F. Parr, Paul B. Marsh and Joanne M. Kla (eds.) Land Treatment of Hazardous Wastes. -New Jersey. Noyes Data Corp., Park Ridge, 1983. P. 50-76.

111. Elliot H.A., Liberati M.R., Huang C.P. Competitive adsorption of heavy metals by soils // Environmental Quality, 1986. V. 15. P. 214-219.

112. Gerritse R.G., Van Driel W., Smilde K.W., Van Luit B. Uptake of heavy metals by crops in relation to their concentration in the soil solution // Plant and Soil, 1983. V. 75. P. 393-404.

113. Griling C.A., Peterson P.J. The significance of the cadmium species in uptake and metabolism of cadmium in crop plants // Plant Nutrition, 1981. V. 3. P. 532548.

114. Guanadi В., Lada S., Edwards C. Identification and quantification of plant growth regulation in vermicomposts // Vermillenium. USA, 2000. P. 5-10.

115. Gupta S.K., Vollmer M.K., Krebs R. The importance of mobile, mobilisable and pseudo-total heavy metal fractions in soil for three-level risk assessment and risk management // Total Environment, 1996. V. 11. P. 287-290.

116. Halstead R.L., Finn B.J., MacLean A.J. Extractability of nickel added to soils and its concentration in plants // Soil Science, 1969. V. 49. P. 335-342.

117. Hattori H., Mukai S. Decomposition of sewage sludges in soil as affected by their organic matter composition // Soil Science and Plant Nutrition, 1986. V. 32 (3). P. 421 -432.

118. Hegstrom L.J., West S.D. Heavy Metal Accumulation in Small Mammals following Sewage Sludge Application to Forests // Environmental Quality, 1989. V. 18. P. 345-349.

119. Hooda P.S., Alloway S.J. The effect of liming on heavy metals concentration in wheat, carrots, spinach grown on previously sludge-applied soils // Agricultural Science, 1996. V. 127 p. 289-294.

120. Hornick S.B. Utilization of sewage sludge compost as a soil conditioner and fertiliser for plant growth // Soil Science and Plant Nutrition, 1984. № 24(6). P. 1-9.

121. Hsieh Y.P., Douglas L.A., Motto H.L. Modelling sewage sludge decomposition in soil: 1. Organic carbon transformation // Environmental Quality, 1981. V. 10. P. 54-58.

122. Ulera V., Garrido F., Serrano S., Garcia-Gonzalez M.T. Immobilization of heavy metals Cd, Cu and Pb in an acid soil amended with gypsum and lime - rich industrial by-products // European Journal of Soil Science, 2004 (3). V. 55. P 135- 145.

123. Iskandar I.K. Environmental restoration of metals-contaminated soils. London. CRC Press LLC, 2001. 304 p.

124. Iskandar I.K., Adriano D.C. Remediation of soil contaminated with metals a review of current practices in the USA // Remediation of soils contaminated with metals. - Science reviews. Northwood, 1997. P. 154-160.

125. Kabata Pendias A., Pendias H. Trace Elements in soils and plants. London. CRC Press, 1992. 365 p.

126. Kersten M. Speciation of trace metals in sediments / Chemical speciation in the environment. Oxford. Blackwell Science, 2002. P. 301 - 321.

127. Krishnamurti G.S.R., Naidu R. Speciation and phytoavailability of cadmium in selected surface soils of South Australia // Australian Journal of Soil Research, 2000. V. 38. P. 991 -1004.

128. Lasat M.M. Phytoextraction of metals from contaminated soil: a review of plant/soil/metal interaction and assessment of pertinent agronomic issues research// Journal of hazardous substance, 1997. Vol. 2. P. 3-28.

129. Lee K.C., Cunningham B.A., Paulsen G.M. Effects of cadmium on respiration rate and activities of several enzymes in soybean seedlings. // Plant Physiology, 1976. V.36. P. 1101-1021.

130. Leh H.J. Schwermetallgehalte verschieder Gemusepflanzen und Moglichreiten zu deren Verminderung durch Ackerbauliche Massnahmen // Nachrichenblatt des deutschen Dflanzen schutzdienste, 1977. № 617. S. 106 112.

131. Mostaghimi, S., Younos, T.M., Tim U.S. Effects of sludge and chemical fertilizer application on runoff water quality // Water Resources Bulletin, 1992. V. 28(3). P. 545-552.

132. Parker C.F., Sommers L.E., Mineralization of N in sewage sludges // Environmental Quality, 1983. V. 12. P. 150 156.

133. Poulik Z. The danger of accumulation of nickel in cereals on contaminated soil // Agriculture, Ecosystems and Environment, 1997. V. 63. P. 25-29.

134. Putham S., Houck C., Gallier W. T. Utilization of sewage sludges // Civ. Eng. (USA). 1989, №3. p. 60-62.

135. Renella G., Adamo P., Bianco M.R., Landi L., Violante P., Nannipieri P. Availability and speciation of cadmium added to a calcareous soil under various managements // European Journal of Soil Science, 2004 (3). V. 55. P. 123-133.

136. Renner R. Sewage Sludge // Environmental Science and Technology, 2000. V. 34. P. 382-388.

137. Riffaldi R., Sartori F., Levi-Minzi R. Humic substances in sewage sludges // Environmental Pollution, 1982. V. 3. P. 139 146.

138. Salt D.E., Blaylock M., Kumar P.B.A.N., Dushenkov S., Ensley B.D., Chet I., Raskin I. Phytoremediation: A novel strategy for the removal of toxic metals from the environment using plants // Biomolecular Techniques, 1996, № 13. P. 468-474.

139. Salt D.E., Smith R.D., Raskin I. Phytoremediation // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 1998. V. 49. P. 643-668.

140. Salt D.E., Blaylock M., Kumar P.B.A.N. et al. Phytoremediation: a novel strategy for the removal of toxic metals from the environment using plants // Biotechnology, 1995. V. 13. № 5. P. 468-474.

141. Schnoor J.L. Phytoremediation. Technology Evaluation Report. Pittsburg, 1997. 29 p.

142. Simon R. W. The Influence of Sewage Sludge Applications to Agricultural Land on Human Exposure to Polychlorinated Dibenzo-P-dioxins (PCDDs) and -Furans (PCDFs) // Environmental Pollution, 1994. V. 83. P. 357-369.

143. Sims J.T., Boswell F.C. The influence of organic wastes and inorganic nitrogen, yield and elemental composition of corn // Environmental Quality, 1980. V. 9. P. 512-518.

144. Stigliani W.M. Doelman P., Salomons W., Schulin R., Smidt G.R.B., van der Zee S.E.A.T.M. Chemical time bombs: predicting the unpredictable // Environmental Pollution, 1991. V. 33. P. 26.

145. Subler Scott, Edwards Clive, Metzger James. Comparing vermicomposts and compost // BioCycle, 1998 July. P.63-66.

146. Tomati U., Grappelli A., Galli E. The alternative earthworm in the organic wastes recycle // Processing and use of organic sludge and liquid agricultural wastes. 1986. P. 510-514.

147. Tomati U., Grappelli A., Galli E. The hormone like effect of earthworm casts on plant growth. // Biology and Fertility of Soils, 1988. V. 5. P. 288-294.

148. Tomati U. Wurmhumus // Agrochemica. 1983, V. 26 № 4. P. 126-127.

149. Tornton I. et al. Pollutants in urban waste water and sewage sludge. Final report. London. ICON, 2001. 273 p.

150. Tsadilas C.D., Matsi Т., Barbayannis N., Dimoyiannis D. Influence of sewage application of havy metal fractions.// Soil Science and Plant Analysis, 1995, Vol. 26, N 15/16, p. 2603-2619.

151. Туе A.M., Young S., Crout N.M.J., Zhang H., Preston S., Zhao F.J., McGrath S.P. Speciation and solubility of Cu, Ni and Pb in contaminated soils // European Journal of Soil Science, 2004. V. 55. № 9. P. 579 590.

152. Wild S.S., Jones K.S. Organic chemicals entering agricultural soils in sewage sludges: screening for their potential to transfer to crop plants and livestock // Total Environment, 1992. V. 119. P. 85 119.

153. Witter E., Giller K.E., McGrath S.P. Long-term effects of metal contamination on soil microorganisms // Soil Biology abd Biochemistry, 1994. V. 26. № 3. P. 421 -422.

154. Wong M.H., Lan W.M. The effects of applications of phosphate, lime, EDTA, refuse compost and pig manure on the Pb contents of crops // Agricultural wastes, 1985. V. 12. P. 61 -75.t118

Информация о работе

Кижапкин, Павел Павлович
кандидата биологических наук
Москва, 2006
ВАК 06.01.04

Диссертация

Влияние различных мелиорирующих средств на плодородие супесчаной дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценозов, подвергшихся полиметаллическому загрязнению - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы