Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние свойств дерново-подзолистой почвы иизвесткования на поступление кадмия, цинка и свинца в растения

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние свойств дерново-подзолистой почвы иизвесткования на поступление кадмия, цинка и свинца в растения"

Р>8 ОД

на правах рукописи

Горешникова Елена Вячеславна

Влияние свойств дерново-подзолистой почвы и

известкования на поступление кадмия, цинка и свинца в растения.

Специальность 06.01.04 - агрохимия.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

Москва - 1995.

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

Научные руководители:

доктор биологических наук, профессор Лебедева Л.А. кандидат биологических наук Лебедев С.Н.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Шевцова Л.К.

кандидат биологических наук Малинина М.С.

Ведущее учреждение: ВНИПТИХИМ.

Защита состоится 26 декабря 1995 г. в 15 часов 30 минут в ■удитории М-2 на заседании диссертационного совета К. 053.05.86 в МГУ имени М.ВЛомоносова. Адрес: 119899, Москва, Воробьевы [ оры, МГУ, факультет Почвоведения, Ученый совет.

С диссертацией -можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

Автореферат разослан ". /

1995 г.

У

Ученый секретарь диссертационного совета

Бабьева И.П.

Актуальность работа. Развитие промышленного и сельскохозяйственного производства приводит к тому, что среда обитания человека всё сильнее загрязняется опасными для здоровья людей веществами антропогенного происхождения.К числу таких зягрязнителей относятся и тяжёлые металлы (тм). Результатом загрязнения почв ТМ становится их чрезмерное накопление в сельскохозяйственной продукции.

Исследования, в которых изучалось влияние различных свойств почвы на поступление ТМ в растения показали, что наиболее заметно влияют на этот процесс: рН почвы, её гранулометрический состав, ёмкость катионного обмена почвы, содержание в ней органического вещества. Однако, имеющихся данных недостаточно для сравнительной оценки действия этих факторов на снижение транслокации тяжёлых металлов в растения, для определения приоритетности действия факторов.

Во многих работах отмечается, что увеличение рН почвы снижает содержание ТМ в растительных тканях, и в связи с этим указывается положительная.роль известкования почв при решении проблемы получения экологически безопасной продукции на загрязнённых 1М почвах. При этом в литературе не имеется количественных данных, позволяющих ответить на вопрос, на каких почвах, для каких культур, какие дозы извести позволят получить экологически безопасную растительную продукцию.

Цель работы: получить сведения о степени и характере влияния различных свойств почвы (реакция среды, содержание органического вещества, гранулометрический состав") и уровня её загрязнений' ТТЛ на их поступление в растения. Выявить приоритетность действия

этих факторов при решении проблемы получения экологически безопасной растительной продукции.

Оценить количественные возможности и границы действия известкования, как метода мелиорации почв, загрязнённых 1М.

Задачи исследования.

1. Сравнить накопление Сс1,2п и Рв в тканях различных культур и получить зависимости концентрации ТМ в растениях от уровня загрязнения почвы, её рН, содержания в почве органического вещества на почвах разного гранулометрического состава.

2. Изучить действие загрязнения почвы Сс1, 2п и Рв на биопродуктивность растений в зависимости от свойств почвы.

3. Исследовать возможности и границы действия известкования, как метода мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами.

4. Изучить действие различных доз цеолита на концентрацию тяжёлых металлов в растениях.

Научная новизна. Установлено, что возможности известкования ограничены и определены пределы действия извести. Показано, что известь, как правило, снижает концентрацию Сс1, 2п и Рв в растениях (укропе, кукурузе (на силос), зелёной массе озимой ржи), но для получения экологически безопасной продукции не всегда достаточно дозы извести, рассчитанной по I Н^др . Определены предельные уровни концентрации ТТЛ в почве, при которых доза извести по I Нрддр позволяет получить экологически безопасную продукцию изученных культур.

Установлено, что в определённых условиях только при рН=7,0 (40 т/га извести на тяжелссуглинистой почве) можно получить экологически безопасную растительную продукцию при уровне загрязнения почвы Сс1 - до 20 мг/кг, 2л - до 500 мг/кг. Для некоторых культур даже столь высокий уровень рН почвы (и соответственно, сверхвысокая доза извести) не может гарантировать безопасное содержание ТТЛ в растениях.

Установлено, что известь, снижая концентрацию ТГЛ в растительных тканях, не всегда снижает их транслокашно из почвы в биомассу растений.

Показано, что действие органического вешества, как фактора, снижающего концентрацию ТМ в растениях, как правило, слабее аналогичного действия извести.

Практическая значимость. В работе показано, что даже сверхвысокие дозы извести и органических удобрений не всегда гарантируют получение экологически безопасной растительной продукции, и поэтому необходимы поиски других путей рациональной эксплуатации почв, загрязнённых тяжелыми металлами.

Апробация работы. Материалы кандидатской диссертации были представлены на заседании кафедры агрохимии факультета почвоведения ЩУ 15 ноября 1994 года.

Публикации. По теме диссертации опубликованы две статьи, названия приведены в конце автореферата .

Объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (содержащего 4 главы), экспериментальной части (содержащей 5 глав), заключения, выводов и приложения. Материалы диссертации изложены на 100 страницах машинописного текста, имеется 21 рисунок, 32 таблицы (в приложении), список литературы из 130 названий (из них 51 зарубежных).

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Влияние рН почвы, содержания в ней органического вещества и гранулометрического состава почвы на поступление тяжёлых металлов в растения исследовали с использованием метода площадок, микропэ-левого и вегетационного опытов.

В 1990 г. на полях совхоза "I мая" Щёлковского района

ской области, где за 8-10 лет до проведения наших исследований было внесено большое количество ОСВ, и следовательно, загрязнённых тяжёлыми металлами, ш изучали влияние содержания тяжёлых металлов в почве, рН почвы и содержания в ней органического вешеси на концентрацию ТЫ в растениях. В этом хозяйстве преимущественно выращивали зеленные овощи, кормовые культуры, корнеплоды и озиму! рожь на зелёный корм. Методом площадок из 50 точек поля были отобраны образцы почв и растений (укроп, озимая рожь-). В каждом образце почвы определили рН^, содержание органического вещества \ содержание СЬ и 2п в 1н НИ вытяжке. В растительных образцах опр< деляли содержание Еп и Сс1. Результаты опыта были обработаны стаи стическими методами анализа.

В 1930 г. на Центральной опытной станции ВИУА (Барыбино, Мо< ковская область) был заложен по факториальной схеме микрополевой опыт. Предварительные полевые исследования помогли определить набор культур, которые выращивали в этом опыте: в 1991'году (1-й п после внесения ТМ) - укроп; после уборки укропа посеяли озимую рожь (на зелёную массу'), которую убрали в 1992 году (2-й год пос. внесения ш) в фазе выхода в трубку; после уборки озимой ржи в 1992 г. выращивали кукурузу на силос; и в 1993 году (¡3-й год пос. внесения Тм) в опыте также выращивали кукурузу на силос. Выбор культур был связан со спецификой сельскохозяйственного использов ния почв, загрязнённых тяжёлыми металлами.

В нашем микрополевом опыте было рассмотрено влияние на соде жание ТМ в растениях следующих факторов: уровня загрязнения почв дМ, её рН и содержания в ней органического вещества. Все вариант опыта были заложены на двух дерново-подзолистых почвах, различны по гранулометрическому составу: тяжелосуглинистой и супесчаной.

Агрохимическая характеристика тяжелосуглинистой почвы: рН^

- 4,5, Ирвдр - 4,46 мэкв/100 г почвы, Нойц - 0,13 мэкв/ЮО г почвы, Б - 12,1 мэкв/100 г почвы, Р205 - 8,0 мг/ЮО г почвы, 1^0 -

- 10 мг/ЮО г почвы, Сор1Ч- 1,4%, сумма Са и Мд - 12,1 мэкв/100 г почвы. Содержание валового Сс1 - 0,22, 2п - 27,3, Рв - 10,0 мг/кг почвы.

Агрохимическая характеристика супесчаной почвы: рН^-р 4,05, Нрвдр - 4,8 мэкв/100 г почвы, Нобм>- 0,81 мэкв/ЮО г почвы, Б --2,0 мэкв/ЮО г почвы, Р205 - 3,2 мг/ЮО г почвы, К20 - 10 мг/ 100 г почвы, С0рГ - 1,2$, сумма Са и Ыд - 2,0 мэкв/ЮО г почвы. Содержание валового Сс1 - 0,18, 2п - 12,5, Рв - 10,0 мг/кг почвы.

Площадь сосуда в микрополевом опыте составляла 25 2 25'см, глубина - 30 см, тяжёлыми металлами был загрязнён только пахотный слой (20 см).

Под выращиваемые культуры вносили НРК из расчёта 150 кг/га в форме солей ИН4Ш3, КН2РО4, ^БО^

Имитация загрязнения почв тяжёлыми металлами создавалась внесением легкорастворимых форм этих металлов. Сс1 вносили в евдс Сс1 (ПОд") 2 X 41^0 в дозах: О, I, 3, 5, 10, 20 мг/кг почвы. 2П-В виде 2п804 х 7Н20 в дозах - 0, 50, 150, 300, 400, 500 мг/кг печвы. Рв - в виде Рв(Й0312 в дозах - 0, 50, 100, 300, 400,-500 мг/кг почвы.

Для создания различных уровней рН почвы была использована доломитовая мука - 80$ действующего вещества, из которых 60$ СаСОд и 40$ МдСОд. Её вносили в дозах, рассчитанных по 0,25 = 5,0^), 0,5 (рН=5,5-б), I (рН=5,8-6,2), 3 (рН=6,5), 6 (рН=6,5-7)

Нгидр.'

Различное содержание органического вещества в почве (от 1,2 до 6%) достигалось внесением торфа в дозах: 0, 100, 200, 300, 400

и 500 т/га.

Содержание тяжёлых металлов в 'почве определяли в 1291 г. (1 рез год после их внесения") и в 1954 г (через 4 года после внесе1 используя 1н НС1 вытяжку. Математическую обработку результатов исследования проводили с учётом этих данных.

Для решения нашей задачи была использована специальная выбс ка из полной факториальной схемы 1/9 (б х 6 х б). Данные микропс левого опыта обрабатывали методом регрессионного анализа с приме нением метода наименьших квадратов, что позволило получить уравЕ ния регрессии, описывающие зависимость биопродуктивности растеня и концентрации в них тяжёлых металлов от содержания последних в почве, рН почвы и от количества в ней органического вещества. По этим уравнениям построены расчётные кривые, которыми в нашей раб те проиллюстрированы результаты исследований.

В вегетационном опыте, заложенном в 1592 г. в вегетационном домике кафедры агрохимии МГУ, были исследованы возможности разли ных доз извести и цеолита,как средств мелиорации загрязнённых ТМ почв.

Почва, использованная в вегетационном опыте, - дерново-подз листая, тяжелосуглинистая, содержание 1п - 21 мг/кг, рН^- 4,46 сумма Са и Мд - 12,1 мэкв/ЮО г почвы, Н^р - 4,46 мэкв/ЮО г почвы, С - 1,7 %.

п

Объём сосуда - 5 дм . Растения выращивали в вегетационном Д( мике при естественном освещении. 1п вносили в почву в виде легкорастворимой соли , в дозе 200 мг/кг. ■

Доломитовая мука (В0% действующего вещества, из них 60% СаС( и 40$ МдС03) была внесена в дозах: I Нгидр/рН^), 3 Н^^СрН^

и 6 Нгвдр.М-

Цеолит Сокирницкий (70-80% клиноптилолита, до 1Ъ% кварца, полевых шпатов, слюды и до 15% глинистых минералов: иллита и монтмориллонита; катионообменная ёмкость 1,8-2,1 мэкв/1г, Р%^0~ 6.8-?) вносили из расчёта 40, 100 л 200 т/га.

ПРК вносили из расчёта 100 мг/кг почвы в .форме солей НН^ЯО^ К^РО^, ^БО^. Повторность опыта четырёхкратная. Растения убирали через 45 суток после появления всходов.

Во всех экспериментах агрохимический анализ почв проводили следующими методами: гидролитическую кислотность определяли по Каппену; обменную кислотность - по Соколову; сумму Са и Мд - три-лонометрическим методом; содержание органического вещества - по Тюрину; Р и К - по Кирсанову. Концентрацию ТМ в растениях и почве определяли на плазменно-эмиссионном спектрофотометре 1САР-500. Растительный материал озоляли в муфельной печи при температуре 500°С, а затем золу растворяли в 50$ азотной кислоте. Подвижные формы тяжёлых металлов извлекали из почвы 1н НС1, а для определения валового содержания ТМ почву кипятили в смеси НПОд и взятых в соотношении 1:1 ("методика ЦИНАО).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

Влияние извести и органического вещества на концентрации

Сс1 в растениях и их биопродуктивность на почвах разно!

гранулометрического состава.

В полевых условиях (при работе методом площадок) содержание Сс1 в укропе при аналогичном уровне загрязнения почвы было в 3 раза выше, чем в зелёной массе озимой ржи: в озимой ржи накапливалось Сс1 не более 2,8 мг/кг сухого в-ва, а укроп содержал до 8 мг/кг.

Регрессионным анализом этих данных получены уравнения зависимости концентрации Сс! в укропе от рН почвы и содержания в ней

органического вещества. Содержание СсЗ в укропе существенно Сна 80%) снижалось при увеличении рН почвы от 4,5 до 6,6, а увеличен содержания в почве органического вещества (от 2,3 до 5,8$) знача тельно слабее, чем рН почвы снижало концентрацию Сс1 в укропе в п левых условиях (на 15$).

Работа методом площадок не позволила выявить зависимость со держания Сс1 в зелёной массе озимой ржи от реакции среды и содерж ния в почве органического вещества.

В микрополевом опыте реакция среды была наиболее сильнодействующим, поддающимся регулированию почвенным фактором, определи ющим поступление Сс1 из почвы в растения. Действие этого фактора, как правило, было приоритетным для всех исследованных культур на почвах разного гранулометрического состава

Но изменяя рН почвы известкованием, не всегда можно было пс лучить экологически безопасную растительную продукцию. Так, любь дозы известкового мелиоранта не гарантировали получение безопасной зелёной массы озимой ржи на тяжелосуглинистой почве, содержг щей Сс1 более 6 мг/кг.

Экономически оправданная агрономическая доза извести по I (рН=6, 7 т/га) обеспечивала получение экологически безопас ной зелёной массы озимой ржи (рис.2В)на супесчаной почве'и кукурузы на обеих почвах при уровне загрязнения почв кадмием не бол< 5-6 мг/кг. Получение безопасной продукции укропа эта доза не гарантировала при любом уровне содержания Сс) в почве (рис. 1А,в).

Сверхвысокая доза извести 40 т/га С 6 НГВДр , рН=7), также 1 могла безусловно обеспечить получение экологически безопасной продукции всех изученных культур в рассмотренном наш интервале концентраций Сс! в почве. В ряде случаев например, для укропа а тяжелосуглинистой почве (рис.1/0, для озимой ржи - на супесча-

Рисунок I. Влияние рН почвы и содержания в ней органического вещества на концентрацию Сс1 в укропе на тянелосуглинистой /А/ и супесчаной /В/ почвах, загрязненных Сс1.

Рисунок 2. Влияние рН почвы и содержания в ней органического вешества на концентрацию Сс1 в зелёной массе озимой ржи на тяжелосуглинистой /А/ и супесчаной /В/ почвах, загрязненных кадмием.

Сс1 в растениях, мг/кг сух, в-ва

6

4

2

5 10 15 20

Сс1 в почве /1н НС1/, мг/кг

ной (рис.2в) эта доза обеспечивала приемлемое содержание Сс1 в растениях лишь при большом количестве органического вещества в почве, достигнутом внесением чрезвычайно высоких, экономически не оправданных доз органического удобрения.

Хотя органическое вешество почвы считается важным фактором, влияющим на поступление ТМ из почвы в растения, в нашем микрополевом опыте увеличение (до 6%) содержания в почве органического вещества внесением очень высоких доз торЬа (до 500 т/га) не всегда оказывало статистически-значимое влияние на концентрацию кадмия в растениях - регрессионный анализ не выявил влияния этого фактора на концентрат® Сс1 в укропе на супесчаной почве и в кукурузе на тяжелосуглинистой.

Внесение 500 т/га торфа (С0рГ =6%) обеспечило получение экологически безопасной продукции озимой ржи на тяжелосуглинистой почве при загрязнении её Сс1 до 20 мг/кг (рис.2А). В остальных случаях такое увеличение содержания органического вещества, без и менения рН, незначительно увеличивало предельный уровень содержания Сс! в почве, при котором могла быть получена экологически безопасная растительная продукция.

Гарантировать безопасную продукцию укропа и озимой ржи на супесчаной почве, кукурузы - на тяжелосуглинистой, при содержании Сй в почве 20 мг/кг, можно было сочетанием 40 т/га извести (рН=7) и 400 т/га торфа (Сорг = 5%). Это взаимное усиление действия реакции среды и содержания органического вещества, возможно, связано с образованием недоступных растениям органических соединений кадмия при нейтральной и слабощелочной реакции среды. В таблице I приведены данные, показывающие, что подобное явление могло быть причиной снижения концентрации кадмия в зелёной массе озимой ржи на супесчаной почве.

Таблица I. Влияние рН супесчаной почвы и содержания в ней органического вещества на концентрацию Сс1 в зелёной массе озимой ржи и вынос Сс1 с урожаем.

сорг. % РН почвы ¡Cd в ¡почве, iмг/кг j Биомасса, ¡кг cvx. в-ва ¡ сосуд Сс1 в растениях, ¡Вынос са с мг/кг сух. в-ва,-урожаем, ¡мг/сосуд

1,2 4,5 20 0,015 16,400 0,246

1.2 6,5 20 0,015 8,400 0,126

5 4,5 20 0,015 12,600 0,189

5 6,5 20 0,015 4,600 0,069

Уменьшение доступности Сс1 растениям не было единственной при чиной снижения концентрации этого элемента в растительной продукции при увеличении рН почвы и содержания органического вещества. Для кукурузы, как видно из таблицы 2, причиной был и так называемый "эффект разбавления".

Таблица 2. Влияние рН супесчаной почвы и содержания в ней органического вещества на концентрацию Сс1 в кукурузе ("на силос) и вынос Сс) с урожаем.

Сорг. % РН почвы Cd в почве, мг/кг | Биомасса ¡кг сух. в! сосуд в растениях, ¡Вынос Cd с -ва¡мг/кг сух. в-ва¡урожаем, } ¡мг/сосуд

1,2 4,5 20 0,0038 78,72 0,299

5 6,5 20 -0,0386 8,2 0,316

При увеличении рН почвы от 4,5 до 6,5 и содержания органического вещества от 1,2 до Ъ% биомасса растений выросла в 10 раз но вынесли они в обоих случаях одинаковое количество Сс1. Следова тельно,известь и органическое вещество снизили концентрацию кадмия в растениях, но не изменили его транслокацию.

При загрязнении почвы Сс1 до 20 мг/кг растительная продукция

содержала опасные для человека количества этого элемента, но сами растения мало страдали от повышенного содержания кадмия в почве. Достоверное фитотоксическое действие этого элемента было отмечено только на супесчаной почве для укропа и кукурузы, причём степень токсического действия Сс1 на растения была одинаковой при разном уровне рН почвы и содержании в ней органического вещества.

По уровню накопления Сд в тканях исследованные нами культуры можно расположить в следующий убывающий ряд: укроп > кукуруза> озимая рожь. Но маневр культурами, при загрязнении почвы Сс^ до Г.0 мг/кг, не был эффективным способом получения экологически безопасной растительной продукции. Хотя укроп при аналогичных почвенных условиях содержал в 10 раз больше Сс1, чем зелёная масса озимой ржи, дозы извести и органических удобрений, необходимые для получения безопасной продукции этих культур,были почти одинаковыми и в 2-3 раза превышали традиционные экономически оправданные дозы.

Влияние извести и органического вещества на концентрацию в растениях и их биопродуктивность на почвах разного

гранулометрического состава.

Работа методом площадок показала, что озимая рожь в полевых условиях накапливала в 2 раза меньше 2п, чем укроп, при аналогичных рН почвы, содержании органического вещества и уровне загрязнения почвы цинком.

Реакция среды в этом эксперименте была приоритетным фактором, в сильной мере влияющим на концентрацию в укропе. Увеличение рН почвы от 4,5 до 6,5 снижало концентрацию этого элемента в растениях на 85%. Зависимость содержания 2п в укропе от количества органического вещества в почве мы не наблюдали.

Работа методом площадок не позволила найти зависимость кон-

центрации 2п в зелёной массе озимой ржи от интересующих нас фа торов.

В микрополевом опыте концентрация 2п во всех трёх изученя культурах снижалась при внесении возрастающих доз извести. Но сение экономически оправданной дозы извести 7 т/га (I Н^^ обеспечивало получение безопасной продукции при концентрации 2 в почве от 20 до 500 мг/кг только для озимой ржи на тяжелосугл нистой почве (рис.4А).

Получение безопасной продукции озимой ржи на супесчаной ю и укропа на тяжелосуглинистой (рис.ЗА), содержащих 2п до 500 N почвы, гарантировала только экономически не оправданная доза и вести, рассчитанная по 6 НГИДр>(рН=7, 40 т/га для тяжелосуглин той почвы). Но даже эта сверхвысокая доза извести обеспечивала приемлемое качество укропа на супесчаной почве, только при урс загрязнения её цинком не более 200 мг/кг (рис.ЗВ).

Таким образом, хотя реакция среды и являлась приоритетным фактором, от которого зависела концентрация 2п во всех трёх ку турах, возможности известкования, как средства снизить концена цию 2п в растениях, были ограничены.

Сопоставление данных по биопродуктивности, концентрации 1 растениях и его выносу с биомассой помогло выявить некоторые и причин снижения концентрации этого элемента в растениях в резз тате действия извести. Одной из таких причин был эффект ростон разбавления. В таблице 3 показано, что при разных уровнях рН г вы растения выносили одинаковое количество 2п, а концентрация го элемента в растительной продукции снижалась вследствие увел чения биомассы, происходившего в результате оптимизации под де ствием извести всех физиолого-биохимических процессов в растем В данном случае под действием извести снижалась концентрация 2

Рисунок 3. Влияние рН почвы на концентрацию 2п в укропе на тяжелосутлинистой /А/ и супесчаной /В/ почвах, загрязненных Еп.

Рисунок 4. Влияние рН почвы и содержания в ней органического вещества на концентрацию 1п в зеленой массе озимой ржи на тянелосуглинистой /А/ и супесчаной /В/ почвах, загрязненных 2п.

400

300

200

100

А цдк.

1НС?

100 200 300 400 500

2п в почве /1н НС1/, и

1п в растениях, мг/кг сух. в-ва 700 --

500

300

300 Ш 500

в почве /1н НС1/, ]

в растениях, но не снижалась его транслокация из почвы в растительные ткани.

Таблица 3. Влияние рН почвы на концентрацию 1п в растениях и его вынос с урожаем.

рН|2п в{ Биомасса,¡2п в растениях,{ Вынос 1п с почвы ¡почве.¡кг сух. в-ва}мг/кг сухого | урожаем, ¡мг/кг | сосуд ¡вещества { мг/сосуд

Сорг. %

Укроп. Супесчаная почва. 1,2 6,5 200 0,0045 611 2,75

1,2 7,0 200 0,009 304 2,75

Кукуруза. Супесчаная почва. 3-й год исследований. 1,2 4,5 300 0,017 859 14,6

1,2 6,0 300 0,034 380 12,9

Влияние реакции среды на поведение тяжёлых металлов в системе почва-растение - это сложное и многогранное явление и ростовое раз бавление нельзя считать единственной причиной снижения концентрации ТТЛ в растениях при увеличении рН почвы. Это явление мы не всегда наблюдали даже для одной культуры, но на почвах разного гранулометрического состава.

В ряде случаев, как показано в таблице 4, при увеличении реакции среды биомасса растений была практически неизменной, а концентрация 2п в растительных тканях существенно снижалась, и соответственно снижался и вынос цинка с урожаем. Снижение транслокации 1п из почвы в растения в этом случае могло быть связано с изменением под влиянием извести, содержания в почве доступных растениям форм цинка.

Влияние органического вещества почвы на концентрацию 2п в растениях мы наблюдали только на супесчаной почва на 2-й год посла внесения металла. Высокие дозы торфа, увеличивающие содер-

Таблица 4. Влияние рН почвы на концентрацию Zn в растениях и е вынос с урожаем.

С ¡ рН |zn в nj Биомасса, ,!Zn в растениях, ¡ Вынос Zn с ор1*¡почвы ¡почве.¡кг сух. в-ва;мг/кг сухого ¡ урожаем, % ¡ ¡мг/кг ¡ сосуд ¡вещества ¡ мг/сосуд

Зелёная масса озимой ржи. Тяжелосуглинистая почва. 5 4,5 200 0,028 203 5,68

5 6,0 200 0,031 ИЗ 3,5

Кукуруза. Тяжелосуглинистая почва. 3-й год исследований 5 4,5 500 0,049 783 38,37

5 6,0 500 0.04S 368 18,£5

жание в почве органического вещества до 5-6$, обеспечивали при лемое содержание Zn в озимой ржи и кукурузе (при уровне загряг ния почвы Zn до 500 мг/кг) только в сочетании с высокими, экоь мически неэффективными дозами извести (20-40 т/га). Таким обрг действие органического вещества почвы, как фактора, снижающегс концентрацию Zn в растениях, было намного слабее, чем аналоги* действие извести, а в ряде случаев вообще не проявилось.

Возрастающие (до 500 мг/кг) концентрации Zn в почве снижг биопродуктивность укропа и озимой ржи. Биомасса кукурузы (на < не снижалась при аналогичном уровне загрязнения почвы цинком, укропа на тяжелосуглинистой почве и озимой ржи на супесчаной < пень фитотоксического действия цинка уменьшалась с ростом рН почвы.

По коэффициенту биологического поглощения Zn исследованш нами культуры образуют следующий ряд: укропЖукуруза>озимая рожь. При этом для получения экологически безопасной зелёной i сы озимой ржи требовались меньшие дозы извести, чем для получ безопасной продукции двух других культур. На тяжелосутлинисто

почве, содержащей до 500 мг/кг Zn, для получения экологически безопасной растительной продукции было достаточно заменить укроп или кукурузу на озимую рожь и произвестковать почву по I Н^^ (7 т/га, рН=б). Таким образом, маневр сельскохозяйственными культурами можно отнести к числу эффективных приёмов рациональной эксплуатации загрязнённых цинком почв.

Влияние извести и органического вещества на концентрацию Рв в растениях и их биопродуктивность на почвах разного гранулометрического состава.

В нашем микрополевом опыте удалось получить данные о содержании свинца только в одной культуре - укропе. В наших исследованиях эта культура имела высокий коэффициент биологического поглощения Cd и In, и получить безопасную по этим металлам продукцию укропа можно было только внося чрезвычайно высокие дозы извести и органического удобрения.

При загрязнении тяжелосуглинистой почвы свинцом до 400 мг/кг (в два раза выше ПДК) для получения безопасной продукции укропа было достаточно внести известь по I Н^^р (рН=6, 7 т/га). А чтобы получить на тяжелосуглинистой почве, загрязнённой свинцом в количестве 500 мг/кг, продукцию укропа с приемлемым содержанием Рв, требовалось внести 20 т/га извести (рН=6,5, 3 H^^). Следовательно, возможности известкования, как средства снизить содержание Рв в такой чувствительной к загрязнению почвы ТМ культуре как укроп, на тяжелосуглинистой почве оказались выше, чем при загрязнении этой почвы Cd и Zn.

На супесчаной почве, загрязнённой свинцом до 500 мг/кг, растения укропа накапливали свинец независимо от реакции среды, и любые дозы извести не гарантировали экологически безопасную продук-

пню укропа при содержании свинца в супесчаной почве более 150 Концентрация свинца в укропе на тяжелосуглинистой и супес ной почвах, содержащих Рв до 500 мг/кг, не зависела от содержг в них органического вещества.

Блопродуктивность укропа на тяжелосуглинистой и супесчаш почвах снижалась при возрастании содержания Рв в почве от 10 j 500 мг/кг. На тяжелосуглинистой почве такое увеличение концаН' ции свинца при рН=4,5 снизило биомассу укропа на 505?, при рН=( аналогичное увеличение содержания в почве Рв снижало биомассу тений на 30$. То есть степень токсичности Рв для растений зав) села на тяжелосуглинистой почве от внесённой дозы извести. Сп пень фитотоксического действия свинца на укроп на супесчаной i ве была одинаковой при разных уровнях рН и содержания оргашга кого вещества.

Влияние , различных доз извести и цеолита на содержание

Zn в растениях.

В последнее время в системе мероприятий, способствующих ; шению плодородия почвы, получению экологически безопасной про. ции, немаловажную роль отводят применению природных минеральн: компонентов, среди которых особое место занимают природные ца Они используются как структурообразователи для лучшей аэрации вы, влагоудерживатели, нейтрализаторы почвенной кислотности, сорбенты для пестицидов, тяжёлых металлов в почве. Вегетацион опыт, в котором сравнивалось влияние различных доз извести и та на содержание ТМ в зелёной массе ячменя, дал возможность о эффективность действия этого мелиоранта при решении проблемы чения экологически безопасной продукции на загрязнённых ТМ по

В почву, загрязнённую Zn (200 мг/кг) вносили дозы извест

7 т/га (I Н^) , 20 т/га (з Нгидр>) , 40 т/га (б Нгвдр>) ; и цеолит в дозах 40, 100 и 200 т/га. Внесение цеолита даже в максимальной дозе (200 т/га) пе снизило содержание 2п в зелёной массе ячменя ниже уровня ПДК. При этом доза извести в 20 т/га (з НГВДр ) уже позволила получить экологически безопасную продукцию.

ВЫВОДЫ.

I. Из изученных свойств почвы (реакция среды, содержание ор-. ганического вещества, гранулометрический состав) наиболее сильно действующим фактором, снижающим содержание Сс), 2п и Рв в растительной продукции, является рН почвы. Действие этого фактора проявилось на супесчаной и тяжелосуглинистой почвах, как правило, для всех исследованных культур, но снижение концентрации ТМ в растениях при увеличении рН почвы не всегда позволяло получить экологически безопасную продукцию. Результат зависел от вида растений, тяжёлого металла, его концентрации в почве и её гранулометрического состава.

1.1. На тяжелосуглин.чстой и супесчаной почвах, загрязнённых Сс1, доза извести по I НГ11Др (рН=б) обеспечила получение безопасной зелёной массы озимой ржи и кукурузы на силос при уровне загрязнения почвы Сс1 не более 5-6 мг/кг. Экологически безопасную продукцию укропа эта доза не обеспечила даже при минимальном уровне загрязнения этих почв кадмием (I мг/кг).

1.2'. На загрязнённых 1п тяжелосуглинистой и супесчаной почвах доза извести по I Ер-^ (рН=б) соответственно обеспечила по-

X идр •

лучение безопасной продукции: укропа - при уровне загрязнения не более 150-100 мг/кг, кукурузы (на силос) - не более 300-200 мг/кг, озимой ржи (на зелёную массу) - не выше 500-300 мг/кг.

1.3. Доза извести по I Н^идв (рН=б) на тяжелосуглинистой поч-

ве, загрязнённой Рв, гарантировала экологически безопасную прс дукцию укропа при загрязнении почвы Рв только до 400 мг/кг.

На супесчаной почве невозможно было получить безопасную г дукцию укропа при содержании Рв в почве более 200 мг/кг, нвзаь симо от реакции среды, изменявшейся в широком интервале от рН= до рН=7.

2. Известь, сникая концентрацию ТТЛ в растительных тканях, всегда уменьшала их транслокацию из почвы в растения. В ряде с чаев ('например, для кукурузы (на силос") на супесчаной почве, £ грязнённой Сс) и 2п; для укропа на супесчаной почве, загрязнёш 1п) концентрация ТТЛ в растениях уменьшалась в результате роете разбавления.

3. Действие органического вещества, как фактора, снижакще концентрацию ТМ в растениях, не всегда проявлялось, а если прс лялось, то было, как правило; слабее аналогичного действия изз и зависело от вида растения, ТМ и его концентрации в почве и ( гранулометрического состава:

3.1. На тяжелосуглнистой почве, загрязнённой Сс1 (при рН=^ увеличение содержания органического вещества до 6% ( 500 т/га •. фа) позволило получить экологически безопасную зелёную массу < мой ржи при уровне загрязнения 20 мг/кг. В аналогичных услова концентрация Сс! в растениях укропа снижалась, но получить эко. чески безопасную продукцию не удалось даже при минимальном (м! I мг/кг) содержании Сс! в почве. В кукурузе содержание Сс1 не у] шалось с ростом содержания в тяжелосуглинистой почве органиче> кого вещества.

На супесчаной почве, загрязнённой Сс1, при рН=4 , увеличе содержания органического вещества до (доза торфа 500 т/га) снизило концентрацию Сс! в укропе, но уменьшало её в озимой рж

кукурузе, обеспечивая получение безопасной продукции этих культур при уровне загрязнения почвы Сс1 не выше 5 мг/кг.

3.2. На тяжелосуглшшстой почве, загрязнённой 1п, увеличение до 6% содержания органического вещества 500 т торЬа на гектар не снизило концентрацию этого элемента в укропе, зелёной массе озимой ржи и кукурузе (на силос).

На супесчаной почве, загрязнённой 2п, увеличение до 6% содержания органического вещества (при рН=4) снижало концентрацию в зелёной массе озимой рта, безопасную продукцию этой культуры возможно было получить при содержании 2п в почве не более 100 мг/к

4. Только сочетанием экономически невыгодных сверхвысоких доз извести и органического удобрения удалось получить экологически безопасную продукцию следующих культур:

- на тяжелосуглинистой почве, загрязнённой Сс1 до 20 мг/кг, экологически безопасную продукцию укропа удалось получить при рН=7 (известь - 40 т/га) и Ъ% органического вещества (торф - 400 т/га);

- на супесчаной почве при том же уровне загрязнения Сс1 для получения безопасной зелёной массы озимой ржи и кукурузы также необходимо было внести 40 т/га извести (рН=7) и 400 т/га торфа ( Ъ% органического вещества);

- на супесчаной почве, загрязнённой £п до 500 мг/кг, безопасную зелёную массу озимой ржи удалось получить при рН=6,5 (20 т/га извести) и содержании в почве органического вещества Ъ% (торф в дозе 400 т/га).

5. По коэффициенту биологического накопления 2п и Сс1 исследованные нами культуры образуют следующий ряд: укроп> кукуруза (на силос)> озимая рожь (на зелёную массу). Возможности маневра культурами, как способа получения экологически безопасной раститель-

ной продукции на загрязнённых ТМ почвах, зависят от вида Т.'.!.

При аналогичных условиях содержание Сд в зелёной массе о: мои ран было в 10 раз ниже, чем в укропе, но для получения бе: пг.сной продукции этих культур требовались одинаково высокие д( извести (¿0-40 т/га).

Чтобы получить экологически безопасную растительную прод на тяжелосуглинистой почве, содержащей до 500 мг/кг 2п, было ; статочно заменить укроп или кукурузу на озимую рожь и внести традиционную агрономическую дозу извести по I ^^ (ч т/га)

По материалам диссертации написаны две статьи:

1. Опубликована. "Факторы, влияющие на поступление тяжёлых ме лов в растения". В соавторстве. - Агрохимия, 1994, Я 10,

с. 94 - 101.

2. Принята в печать. "Влияние известкования и свойств дерново -подзолистой почвы на поступление Cd и Zn в растения". В coa торстве.