Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА НАКОПЛЕНИЕ 137CS И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В УРОЖАЕ И БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА НАКОПЛЕНИЕ 137CS И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В УРОЖАЕ И БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ"



На правах рукописи

Сыаршкеко Дмитрий Георгиевич

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА НАКОПЛЕНИЕ тСэ И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В УРОЖАЕ И БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ

Специальность: •3.00.01. — радиобиолога« 03.00.16. - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации га соискание ученой степени кандидата биологически* наук

ОБНИНСК-2006

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии» Россельхозакадемнн

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ:

Доктор сельскохозяйственных наук Доктор биологических наук

Рашнкок Александр Николаевич Круглой Станислав Валентинович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Доктор биологических наук

Ульяненко Лнлия Николаевна

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский Институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Россельхозакадемин, г. Обнинск

Кандидат химических паук

Кузнецов Анатолий Васильевич

ГУ ВНИИА Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии ам. Д.Н. Прянишникова, г. Москва

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Московский государственный университет им.М-В. Ломоносова, факультет почвоведения, кафедра радиоэкологии и экотоксиколопщ, 119899, г. Москва, Воробьевы горы, МГУ Тел., факс (495)9392211

Защита диссертации состоится «М> ьЯЛ^-тяг-. 2006 г. в И часов на заседании Диссертационного совета Д 006.068.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии. Отзывы на автореферат просим отправлять по адресу: 249032, Калужская обл., г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км, ГНУ ВНИИСХРАЭ, Диссертационный совет. Тел. (48439)64802, факс (48439)68066

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИСХРАЭ.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Шубина О.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность т*мы. В последние десятилетня в результате хозяйственной деятельности человека наблюдается рост числа и интенсивности физических н химически к факторов, оказывающих негативное влияние на человека и окружающую среду.

Радиоактивное загрязнение сепъскохозвйственяых угодий в Российской Федерации обусловлено преимущественно аварией на Чернобыльской АЭС. Именно сельскохозяйственные экосистемы являются наиболее уязвимыми и критическим» »следствие того, что производимая на них продукция дает основной вклад в дозу внутреннего облучения населения, проживающего иа загрязненных территориях.

8 Российской Федерации радиоактивное загрязнение зафиксировано на территории 21 региона, а обшая площадь, подвергшаяся загрязнению, составила 150 тыс. км1. Проблема реабилитации загрязненных территорий крайне сложна и зависит не только от радиологической обстановки, но и экономичесой ситуации в стране. Под термином реабилитация загрязненнных территорий следует понимать систему мер, направленных на обеспечение безопасного проживания сельского населения, получение экологически безопасных продуктов питания, бесперебойное функционирование АПК, Изучение закономерностей поведения долгожявущих радионуклидов в агроцеисаах, оценка размеров их переноса во сельскохозяйственной цепочке » организм человека и возможности регулирования потока 1Э,Ся с сельскохозяйственной продукцией остается актуальной и а отдаленный период после аварии иа ЧАЭС. Постепенное ужесточение санитарпо-гн гнснических нормативов по содержанию шСб в продукции, получаемой на загрязненных территориях, а сокращение финансовых инвестиций а проведение защитных мероприятий диктует необходимость разработки и вке.врения перспективных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивающих получение экологически чистых продуктов питания.

Большую озабоченность в последиие десятилетия вызывает загрязнение лриродвой среды тяжелыми нетадяами (ТМ). ТМ, такие как Со, 2ц, Си, N5, Мо, относятся к категории микроэлементов, но, накапливаясь в почвах и растениях в больших концентрациях, становятся токсичными для растений, животных и человека. Площадь почвенного покрова, загрязненного тяжелыми металлами, составляет по ориентировочной оцеихе 5,6 млн. га (Роман ел ко Г.А, Концепция, 2003). Более 1 млн. га почв сельскохозяйственных угодий загрязнено особо токсичными элементами (1 класс опасности) и около 2.3 млн. г» - токсичными (Ц класс опасности). Прогнозирование радиоэкологической а химико-токсикологической обстановки ь сельском хозяйстве, а также разработка комплекса мероприятий но ее улучшению я получению продукции, соответствующей санитарно-гигиеническом нормативам, базируемся иа изучении закономерностей поступления токсикантов в растений в зависимости от их вида, свойств, форм выпадений иа аграцеиомл и уровня загрязнения почвы.

В настоящее время информации о воздействии тохейкаитов различной природы (радионуклиды, ТМ, комбинированное загрязнение) напочвенный мнкробоцекоз н биологическую активность почвы, характеризующие уровень ее плодородия, недостаточно. Этот аспект проблемы особенно важен при разработке технологий и приемов, ориентированных на снижение негашеного действия загрязняющих веществ на агроценозы и экологизацию земледелия.

Цель и задачи исследования. Целью работы является комплексная опенка влияния технологических приемов возделывания зерновых культур на их продукт и нж>сть, накопление ,,7С5. С<1 и 7л в урожае н микробиологическую активность деряово-иодэодистых почв при радиоактивном и химическом загрязнения.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

ЦНЕ5 МСлА

1. Изучить влияние способов основной обработки почвы я средств химизации на накопление ,í7Cs в урожае зерновых культур (ячмень, таеюию, овес) н плодородие почв в условиях радиоактивного загрязнения.

Исследовать действие агрохимически* приемов и природных сорбентов на переход '"Os и продуктивность зерновых культур при радиоактивном загрязнении почв.

3. Изучить влияние агротехнических и агрохимических мероприятий на показатели биологической активвости почв в условиях радиоактивного загрязнения.

4. Выявить фитогокшчное действие тяжелых металлов (на примере Cd) яа продуктивность зерновых культур.

5. Оценить влияние органических удобрений и сорбентов на переход Cd в Zn в зерновые культуры при химическом (моно и ©«элементном) я комбинированном радиоактивном я химическом загрязнении почв,

6. Исследовать действие ТМ (Cd и Zn) на почвенный мнкробоценоз, потенциальную активность азотфнксашт, дещггрифнкаиии, скорость эмиссии СОг а почве я ферментативную активность дерново-подэол истых почв.

7. Изучить влияние органических удобрений и сорбентов на состав микрободеноза и биологическую активность почв при химическом загрязнении.

8. Сравнительная оценка эффективности агрохимических мероприятий по снижению потоков ,ÍTCs с зерном (Бк/м1),

Теоретический вклад и научная новизна. Проведена количественная оценка перехода 'J7Cs, Cd и Zn в зерновые культуры при внесении а почву радионуклида и тяжелых металлов в различных концентрациях.

Проведенные исследования динамики изменения различных показателей биологической активности (численность основных групп почвенных микроорганизмов, потенпи-альная активность азотфикеащш « девктрификзцни почвы, скорость эмиссии СОг в почве, активность каталазы, дегидрогеназы и др. почвенных ферментов) позволяют получи» объективную оценку состояния почвенного ми кробопеяоза и изменения плодородия техногенно загрязненной дерново-подзолистой почвы.

Оценена эффективность применения природных и новых искусственных сорбентов в ограничении перехода ,J7Cs» Cd и Zn в ячмень, овес и пшеницу и нивелировании негативного действия высоких концентрация загрязняющих веществ на биологическую активность почвы.

Проведен анализ применения комплекса агротехнических и агрохимических мероприятий по минимизации перехода II7Cs, Cd и Zn в зерновые цультуры с целью экологизации земледелия и получеяая экологически безо одевай продукции растение водства на дервово-подаолнетой почве. Разработаны конкретные предложения производству. Практическая значимость результатов исследований. Результаты исследований свидетельствуют о том, что гарантированное получение экологически безопасной сельскохозяйственной продукции яа техногенно загрязненной дераоао-подзошгетой почве достигается оптимизацией технологий возделывания сельскохозяйственных культур при качественном выполнении всех агротехнических операций и внедрением новых приемов (в том числе с применением природных и новых искусственных сорбентов), способствующих минимизация накопления Cs, Cd л Zn зерновыми культурами.

Показано, что изменение различных показателей биологической активности почвы оря применении различных приемов в технологиях возделывания культур дает объективную информацию о состоянии почвенного плодородия.

Полученные экспериментальные данные могут быть использованы в конкретных рекомендациях но применению защитных мероприятий па техногенно загрязненных территориях с целью получения экологически бетоласной продукция растениеводства.

Предложенные технологии обработки почвы, применения органических, минеральных удобрений, природных и искусственных сорбентов на техногенно загряэнеаных

сельскохозяйственных угодьях, можно использовать при разработке практических рекомендаций по организации и ведению сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения.

Основные положения диссеотяпнн. выносимые на защиту.

1. Эффективность применения минеральных и орфических удобрений, природных и искусственных сорбентов при химическом моно- и биэлементном и радиоактивном загрязнении с целью экологизации земледелия я получения экологически безопасной сельскохозяйственное продукции на дерново-подзолистых почвах. ч

2. Влияние различных технологических приемов возделывания зерновых культур на показатели биологической активности радиоактивно -»грязненной после аварки на ЧАЭС дерново-иодюлнетой почвы.

3. Оценка влияния различных концентраций ТМ (СМ н 7л) на показатели биологической активности дерново-подзолистой почвы: а) потенциальную активность азотфиксапии, де-нитрификации и скорость эмиссии СОг в почве; б) численность основных групп почвенных микроорганизмов; в) ферментативную активность почвы.

4. Результаты по оценке применения органических и минеральных удобрений, природных я искусственных сорбентов с целью нейтрализации негативной) действия С<1 и 2о при химическом загрязнении на различные показатели биологической активности почвы. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались в обсуждались на международной конференции «Радиоактивность при ядерных авариях и взрывах» (Москва, 2000 г.), 1-Й Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 2004 г.). 2-й Всероссийской конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, 2005 Г.), 6-й Международной конференции «Экология человека и природы (Плес, 2004 г.), 2-Й Международной геоэкологической конференции «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами» (Тула, 2004), Апробация диссертации состоялась на межлабораторном научном семинаре ГНУ ВНИИСХРАЭ 1 б июня 2005 г.

Публикация работ. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах в виде научных статей и тезисов докладов. 4 статьи приняты в печать н находятся в стадии опубликования.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на/^етр анидах текста, содержит 7рисунков, ^таблиц, Страниц приложений.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые опыты по изучению влияния технологических приемов - способов основной обработки почвы и внесения рекомендованных (N№¿0X90.120) а повышенных ((N[20-1Э5р9оК]2о-ио) доз минеральных удобрений на накопление '»Са в урожае озимой ржи и ячменя и микробиологическую активность дерново-нодзолистой песчаной почвы с плотностью загрязнения по '"С$ 850±150 кБк/м1 проводились в течение двух лег в Новозыбков-ском районе Брянской области. Исследованный культуры возделывались в звене севооборота со следующим чередованием культур: люпин, озимая рожь, картофель, ячмень, овес. Вспашка на глубину 20-22 см проводилась Ш1Н-3-3 5, а обработка почвы на глубину 10-12 см осуществлялась тяжелыми дисковыми боронами (БДТ-3,0). Площадь опытных делянок - 84 м\ Повторность опытов - 4-х кратная. Опытные культуры - яровой ячмень (сорт «Московский-2») и озимая рожь (сорт «Пухоечаяка»). Агрохимические показатели почвы: рНка 5,9; гидролитическая кислотность - 0.64 мг-экв/100 г почвы, содержание подвижного фосфора и обменного калия-28,0 и 7.8 мг/100 г почвы соответственно, содержание обменного кальции - 5,2, обменного магния 0,3 мг-экв/100 г почвы, гумус (по Тюрину) 1,82%.

1

4

Изучение влияния агрохимических приемов в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на переход |37С5 из почвы в продукцию растениеводства и состояние почвенного плодородия проводилась в полевых опытах в Ульяновском и Хвастович-ском районах Калужской области. Полевые опыты были заложены по следующей схеме: 1. Контроль-фон (без удобрений); 2. Фон + известь; 3. Фон + фосфоритовая мука; 4. Фон + калийные удобрения; 5. Фон + навоз; 6. Фон + навоз + известь; 7. Фон + навоз + калийные удобрения; 8. Фон + навоз + фосфоритная мука; 9. Фон + навоз + известь + калийные удобрения; 10. Фон + навоз + известь + фосфоритная мука + калийные удобрения. По-вторкость опытов — 4-х кратная. В колхозе «Красный Маяк» Ульяновского района опыт заложен на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, Почвообразуюшая порода -покровные суглинки. Размер делянок 10 х 100 м. Опытная культура - озимая пшеница, сорт «Заря». Плотность загрязнения 187±21 кЕк/м2. В совхозе «Коммунар» Хвастовичско-го района опыт заложен на дерново-подзолистой супесчаной почве. Почвообразуюшая порода-моренные суглинки. Размер делянки 14 х 34 м, площадь делянки 448 мг. Опытна« культура - озимая пшеница, сорт «Мироиовская-808». Плотность загрязнения 176&23 кБк/м ,

Лгрохпмнчесие показатели почв до закладки полевых опытов

Глубина, см рНкп Гумус, % Р?0? | КгО Са | Мк | Нг | А!

мг/кг почвы мгэкв/100 г почвы

Дерново-подтозжста* супесчаная («Коммунар» Хвастовичский р-н)

о-го 5,0 1,31 27 65 3,70 0,30 234 0,04

20-40 4,6 0.85 16 52 3,25 0.33 2,37 0.10

Дерново-1 голюлистая легкосуглинистая («Красный Маяк» Ульяновский р-н)

0-20 5,1 1,33 39 75 5,98 0,59 2,13 0,02

20-40 4,7 0,87 29 49 6,04 0,71 2.20 0,07

Комплексная оценка влияния загрязнения почв С<1 н 2п на продуктивность зерновых культур, состав почвенного микробоценоаа, биологическую активность почв и на поступление токсикантов в растения проводилась в серии вегетационных опытов на дерново-подзолистых почвах при концентрациях: С(3 - 3,10,15 и 30; гп-ЗОО, 1500 н 3000 мг/кг почвы яри моно- бнэлементном и сочетанном загрязнении. Закладка вегетационных опытов проводилась по общепринятой методике (Журбишшй З.И., 1968), При набивке сосудов, вмещающих 5 ы почвы, вносили по 0,75 г азота, фосфора и калия на сосуд в вяде растворов солей МН«МО}, КН2РО4 и КгЭО* соответственно. Повторность 4-х кратная. Варианты опытов включали использование торфонавозного компоста в количествах 0,82,0% от веса почвы; органического удобрения (торф +■ птичий помет, 1:3), палыгорскитовых глин и опок, а также модифицированных сорбентов на основе трепела в количестве 0,8% от веса почвы. Опыты проводились с зерновыми культурами (ячмень, сорт «Эльф»; яровая пшеница, сорт «Эннта»; овес, сорт «Скакун»), и'Сз вносили в почву в виде раствора 117С$С1 в количестве 143 кБк/кг.

При определении подвижных (доступных) соединений 2л н С<1 в почвах и растениях руководствовались «Методическими указаниями» ЦИНАО (1993), а также ОСТ 1014758.

Все агрохимические показатели почв: содержание гумуса, рИ, гидролитическую кислотность, сумму обменных оснований, содержание подвижного фосфора и обменного калия —определяли по стандартной методике (Аринушкина, 1970). При этом руководствовались ГОСТами: ГОСТ26483-85 - ГОСТ 26490-85.

Численность почвенных микроорганизмов определяли методом посева на агарнзо-ванные питательные среды по общепринятой методике (Звягинцев Д.Г.,1991): бактерий — мясо-пептонный агар (МПА), аюгиномицетов - крахмале—аммиачный агар (КАА). грибов

J

- среду Чапека. В вегетационном опыте 2003 г. для учета бактерий использовали новую среду «rieh» (с добавлением к агару дрожжевого экстракта и гидролшата казеина), для учета актиномицетов - казеин-глицериновую среду, грибов - среду Чапека. Определение потенциальной активности азотфиксапии, денитрификации и дыхания почвы (скорости эмиссии СО* в почве) осуществляли по методике МГУ (Звягинцев Д.Г., Умаров М.М. и др., 1991). Ошибка измерения составляла 10%, Анализ ферментативной активности почвы (определение активности катал азы, дегидрогеказы и др. ферментов) проводили по Хазие-ву Ф.Х. (1991).

Определение содержания ТМ в зерне и соломе проводили атомно-абсорбционным способом по методике ЦИНЛО(1993). При этом руководствовались ОСТ 10 125-96.

Содержание в почве и растительном материале определяли методом полупроводниковой спектрометрии с использованием Ge (Li) детекторов и детекторов из сверхчистого германия (Опес, США) и многоканальных анализаторов спектра IN-1200 (Фракция) или Nokia LP 4900 (Финляндия) (ЦИНАО, Кузнецов A.B., 2000).

Математическую обработку результатов исследований, включавшую расчет статистических оценок, проведение корреляционного анализа данных, выполняли с использованием пакета прикладных программ в составе Excel 7,0 для Windowa-98.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ

Влнанне средств ihm и« ним н способов основной обработки почвы на поступление

wCj в зерновые культуры

В полевом опыте на радиоактивно загрязненной дерново-подзолистой песчаной почве изучали влияние технологических приемов - способов основной обработки почвы и внесения рекомендованных (N90P60K90-120) и повышенных (Nihhj jPajKuo.ко) доз минеральных удобрений на накопление lä,Cs в урожае ячменя и озимой ржи.

Таблица I. Влияние способов обработки дерново-подзолнегой песчаной почвы и минеральных удобрений на накопление и,Са в зерне ячмене и озимой ржи (1992 г.). Кп,37Сз (Бк/кг)/(кБк/м2). V - вынос с зерном (Бк/ м2), п х 10'2 (Брянская обл.)

Вариант Вспашка (20-12 см) Линкование (10-12 см)

Урожай lepna, т/га Ки С* V"'Cs Урожай зерна, т/га Ко"7 С j V"'Ci

Озимая ро.ж»

Контроль(без удобрений) 2,4 9,1 ±0,8 2.20 1,9 8,2±0,6 _L1S

HwP«Ki2oMfc» 3,9 8,8±0,9 3,45 3,7 8,3±0,S 3,04

NiiiPwKitoMg» 4,4 6,7±0.4 Z92 3,6 9,5±0,7 3.46

Ячмень

Контроль (без удобрений) КЗ 5,S±0,S 0,73 1,2 8,0±0,7 0.OJ

3.1 2,53 2,8 8,2±0,6 2,32

NhoPmKuoMk« 3,1 7,9±0,3 2,43 2.4 6,3*0,3 ___'.¡4®

По результатам исследований продуктивность озимой ржи н ячменя, возделываемых по вспашке на контроле, в 1,1-1,3 раза выше, чем по дискованию (табл. 1). Применение минеральных удобрений в рекомендованной дозе - МчоРбоКэдю в технологии возделывания озимой ржи и ячменя повышает урожай зерна в 1,6-2,4 раза. Внесение минеральных удобрений в повышенной дозе - ИиооиРдаК 120.130 не приводило к дальнейшему росту урожайности озимой ржи и ячменя по сравнению с рекомендованной дозой.

Технология обработки почвы под картофель (внесено 80 т/га торфо-аавозною компоста под перепашку), который был предшественником ячменя, способствовала в условиях засушливого вегетационного сезона более интенсивному поступлению 1ЛСя в ячмень

по дискованию. КпшСз в зерно ячменя при дисковой обработке почвы в 1,4 раза выше, чем по вспашке. Глубина основной обработки почвы под озимую рожь на неудобренном варианте не оказывала влияния на КпСз в растения (табл. I).

Внесение минеральных удобрений в рекомендованной дозе не влияло на поступление "'Сг в озимую рожь. Увеличение дозы азота, фосфора и калия в 1,5 раза по сравнению с рекомендованной дозой полного минерального питания уменьшает аккумуляцию 1 !7Сэ в зерне озимой ржи по вспашке в 1,3 раза. Применение повышенной дозы минеральных удобрений в вариантах с дискованием на глубину 10-12 см усиливает переход С*$ в зерно озимой ржи. Вынос |37Сз с зерном озимой ржн при внесении МздРю^гоМёгэ и Ми;Р9фК|$оОДцо увеличивается по сравнению с контролем по вспашке в 1,3-1,5 раза, а при дисковой обработке в 2,0-2,3 раза. Содержание шСз в зерне ячменя, возделываемого по вспашке при внесении минеральных удобрений, в 1,3-1,6 раза выше, чем на контроле. Увеличение урожайности ячменя по вспашке на удобренных вариантах обусловило более высокий вынос 137Ся с зерном (табл. 1). Кп,зтСз в зерно ячменя по дискованию при внесении повышенной дозы удобрений снижается в 1,3 раза.

Влияние приемов окультуривания дерново-долзолистых почв на поступление ШС! в

урожай зерновых культур

В полевых опытах на дсрново-ползолистой супесчаной, дерново-подзолистой лег-косуглннистой почвах изучали влияние агрохимических мероприятий на переход ,37Сз из почв в зерновые культуры к показатели почвенного плодородия. Для почв опытных участков в Хвастовичском и Ульяновском районах Калужской области характерен низкий уровень плодородия, особенно по таким показателям, как содержание обменного калия и подвижных форм фосфора.

Плужная обработка почвы после многолетиях трав, предшественника озимой пшеницы, привела к увеличению содержания гумуса и улучшению фосфатного режима дерново-подзолистой супесчаной почвы. Одноразовое внесение навоза (55 т/га), в сочетании его с другими агромелиорантами и при комплексном агрохимическом окультуривании почвы повышает содержание гумуса на 32-45%. Применение одной фосфоритной муки, навоза совместно с фосфоритной мукой, а также внесение всех исследуемых мелиорантов пополняет запасы подвижных форм фосфора на 60-114 мг/кг почвы. Количество обменного калия в дерново-подзолистой супесчаной почве возрастает при внесении калийных удобрений, навоза и совместном внесении навоза, извести и калийных удобрений на 48-90 мг/кг почвы. Максимальное снижение кислотности почвенного раствора наблюдается при комплексном агрохимическом окультуривании почвы.

Накопление в зерне озимой пшеницы при раздельном внесении пзвссти н фосфоритной муки снижается по сравнению с контролем незначительно, на 13%. Наибольший положительный эффект как по снижению содержания в зерне озимой пшеницы, так и по выносу с урожаем, получен прн внесении в дерново-подзолистую супесчаную почву калийных удобрений (табл. 2), Содержание в зерне озимой пшеницы при внесении навоза в 1,7 раза и иже, чем на неудобренной почве. Эффективность известкования н фосфоритоваяня по ограничению перехода '"Сэ в растения возрастает на фоне навоза и составляет 1,7-2,2 рила Комплексное проведение всех агрохимических приемов по окультуриванию дерново-подзолистой супесчаной почвы обеспечивает снижение содержания Сз в зерне озимой пшеницы в 3,0 раза. Следует подчеркнуть, что при совмест ном внесении навоза и калийных удобрений (вар. 7), навоза, извести и калийных удобрений (вар. 9 табл. 2) вынос тСз зерном озимой пшеницы значительно ниже, чем при использовании одного навоза. Последействие известкования и фосфоритовая ия почвы прояви л >ч.ь в повышении урожайности ячченя, но не оказывало значительного влияния на переход 1 С® в растения по сравнению с контролем. Однократное раздельное внесение навоза и калийных удобрений приволш к уменьшению накопления Се в зерне ячменя в 2,1-2.5

раза. Максимальный эффект по ограничению перехода и > почвы в ячмень получен при однократном внесении калийных удобрений в повышенной лозе (Кэя>). Накопление С$ в зерне ячменя при внесении извести и фосфоритной муки на фоне навоза снижается в 1,5-1,8 раза. Положительный защитный эффект последействия различных пар комбинаций удобрений (навоза, извести, фосфоритной муки, калийных удобрений) ло критерию выкоса " Ся с урожаем ячменя проявился меньше, чем для озимой пшеницы. Эффективность приемов комплексного агрохимического окультуривания дерново-подзолистой супесчаной почвы в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур и уменьшении поступления шСз в растения пролонгируется на 4-й год после его проведения.

Таблица 2. Коэффициенты перехода IiTCs в растения и вынос (V) с зерном из дерново -подзолистой супесчаной почвы при плотности загрязнения t кБк/м*. КII li7Cs (Бк/кгУ(кБк/мг), (Хвастовичский район. Калужская ойл.)

Вариант Пшеница озимая, зерно j Ячмень*, зе] ргно

Урожай, т/га К'п ) V, Вк/ч*' Урожай, г/га Кп V, Бк/м-

п х 10"' n х 10"1

1, Контроль (фон) 1,45 9.6 1,39 ; 1.62 13,5 2,19

1. Фон » известь 5,3 т/га ",57 8,4 1,32 i 3,56 12,0 3,07

3. Фон фосфоритная мука 2,26 т/гз , ,\А6 , 8,4 1,31 2,41 12,8 3,08

4. фон +■ К«» 1,49 3,6 0.54 2,93 5,3 1,55

5. Фон + навоз 55 т/га 1,66 5,6 0,91 3.01 6.4 1,93

6. Фон+навоз 55 т/га+ювесть 5Г3 т/га 1,73 5,6 0,97 2,59 7,5 1,94

7. Фон + навоз 55 т/га + Ки^ 1,67 3,6 0,60 3,01 6,0 1,81

8. Фон + навоз 55 т/га + фосфоритная мука 2,16 т/га 1.71 4,4 0,75 2,56 9,0 2^0

9.1&он+нав<» 55 т/га+известь 6,5 т/га + К..,, 1,73 3,6 0,62 2,98 5,6 1,67

10 Фон+навоз 55 т/пг+известь 6,5 ■1Уга+фосфоритная мука 2/4 т/га + Кч» 1,79 3,2 0,57 3,24 7.0 2,27

НСР,В 0,28 0.8 0.25 1,1

* NiriiPtoKjo внесено иа весь опытный участок под ячмень

Комплексная оценка влияния агрохимических мероприятий в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на параметры почвенного плодородия, продуктивность, биологическую подвижность 117Сз и микробиологическую активность почвы нровелена иадериово-подаопистой легкосуглинистой почве.

Известкование дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы привадит к снижению накопления '^'Сз в зерне озимой пшеницы в 1,4 раза. При внесении калийных удобрений получен стабильный положительный эффект как по кригерию снижения содержания в >ерне, так и по выносу с урожаем (вар. 4 табл. 3), Ко >ффшшент перехода из дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в растения при внесении навоза снижается в раза. Накопление тС5 в зерне озимой пшеницы при сочетанием внесении навоза, извести, калийных удобрений в 2,1 раза меньше, чем на неудобренной почве. Максимальный ¡ффектпо ограничению перехода ,37Сз из почвы в озимую пшеницу наблюдается при комплексном окультуривании почвы, который составляет 2,3 раза.

Эффективность агрохимических мероприятий по снижению перехода 13,Сэ в зерновые культуры на дерново-подзолистой супесчаной почве выше, чем на дерново-потчистой легкосуглинистой

к

Таблица 3. В л ним не агрохимически« мероприятий на переход |ЗТС» в озимую пшеницу и вынос (V) с зерном из дсрново-подзолистой легкосуглинистой почвы при плотности загрязнения 1 к!>к/м\ Кп "ТС$ (Бк/кг)/(кБк/мг). (Ульяновский район, Калуж-

Вариант Урожай зерна, т/га Кп ШС5 V Са, Бк/м1 Кратность снижения, раз

п-10' поКп

1. Контроль (фон) 1,16 7,5 0,87 1,0 1.0

2. Фон+ичеесть 6,5 т/га 1,64 5,3 0.87 1,4 1.0

3. Фон+фосфорнтная мука 2,05 т/га 1,57 6,6 1,04 1,1 0.8

4, Фон+К,ю 1,66 3,7 0,61 2,0 1.4

5. Фон+навоз 60 т/га Ш 5,1 0.96 1,5 0,9

6. Фон+иавоз 60 т/га+игеесть 6,5 т/га 1,73 4,5 0,78 1.7 К!

7. Фон+навоз 60 т/го+К'зм 1,99 3.9 0,78 1,9 1.1

8. Фон+навоч бОг/га+фосф.мука 2,05 т/га 1,85 5,1 0,94 1,5 0,9

9. Фон+навоз бОт/га «-известь 6,5т/га+К3ю 1,89 3.6 0,68 2.1 1.3

10. Фон + навоз 60 т/га + известь 6,5 т/га + фосфоритная мука 2,05 т/га + Кло 2,23 3,3 0,74 2,3 1Д

НСРв 0,18 0,5

. Изучение влияния органических и минеральных удобрений, а также природных сорбентов, добываемых в Калужской области — палыгорскитовых глин и опок, на поступление в урожай овса проводилось в условиях полевого опыта на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Внесение палыгорскнтовой глины и опоки в дерново-подзолистую легкое угливистую почву повышает емкость поглощения и способствует созданию новых сорбционяых мест и более прочному закреплению >зтСз почвевно-поглощающнм комплексом. Содержание обменного шСа в почве при внесении паяыгор-скитовой глины и опоки на фоне ЙвоРбоК« снижается в 1,7-2,5 раза (1993 г.) (табл. 4). Это приводит к снижению накопления '"Са в зерне овса в 2,3-2,4 раза (табл. 5). Количество подвижных форм |1ТС$, наиболее доступных для корневого усвоения растениями, снижается при внесении опоки и палыгорскнтовой глины в 2,9-6,8 раза (табл. 4). Доля фиксированного |},Сз увеличилась по сравнению с немели орированной почвой В 1,2 раза. Наибольшая эффективность природных сорбентов по снижению подвижности |зтСз в почве отмечается на второй год после проведения эксперимента. Эффективность палыгорсквто-вой глины на фоне ЫбоРбоКбо по ограничению поступления Са в зерно овса выше, чем опоки (табл. 5).

Таблица 4. Формы нахождения 1ТТСз в дерново-подзолисто¡1 л егкосу глинистой почве при однократном внесении сорбентов (в % от валового содержания в слое 0-20 см)

! Растворители Остаточное

Вариант ; 1к СН3СООММл (Н НС1 Зина

! Хер. | ±25 Хер. | *2Е Хер. [ ±26 Хер. | £25

Почва до закладки опита, контроль

1 12,4 | 1,4 | 4,1 | 0,98 | 14,4 | 1,3 | 69,4 | 2,9

* 1993 г.

1 ! 10,4 1,8 3.6 0,5 16.2 1.5 69.8 2,5

2 ! 5,0 0,8 2.7 0.3 13.5 1.7 3,3

3 1 7,1 1,0 4,9 '0,7 15,7 1,2 72,3 2.1

* 1994 г.

1 ' 7,3 0.8 3,0 0,4 17.9 15 71.8 _ , 2,9 „..,

2 1 1,3 0,3 1,1 ОД 12,5 0,8 85,1 3,5

з ; з,4 0,5 2,3 0,1 13,4 0,7 80,9 2,7

Варианты / . 2 — Палчхрскиточг* глина 20 т£а + П^мК^ Л Опока 29 т^а+Лги/*«А'и

Таблиц* 5. Действие и последействие навозя и природные сорбентов и» переход шСя из дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в зерно овся

Вариант опыта 1993 г. 1994 г.

Урожай зерна, т/га Kn"'Cs л х 101 V, Бк/м\ ПХ101 Урожай зерна, т/га Кп Cs, п х 10'1 V, Бк/м', nx Iff1

3,24 4,5 14,6 1,89 92 17,4

4.02 2,4 9,6 3,13 8.0 25,0

NeoPfioKuo 3.87 2,3 8,9 3.2S 6,9 22,6

NkPmXm +палыгорс-китсеак глнна 20 т/га 4,40 2,0 8,8 2,56 4,8 123

NwPtcKio+опока 20 т/га 4.76 1.9 9,0 2,53 5,4 13,7

N»P»K«-H«aB03 50 т/га 5,00 2.5 12,5 4,02 4,7 18,9

НСРи 0,49 0,4 - 0,22 0;5 -

Влияние тяжелых металлов на продуктивность зерновых культур

Результаты трехлетних вегетационных опытов по изучению влияния кадмия на продуктивность зерновых культур, выращенных на дерново-подзолистой супесчаной почве, показали, что концентрация металла 100 мг/кг почвы сказывается отрицательно на урожайности овса, ячменя и яровой пшеницы, снижая урожай в 1,4-1,6 раза по сравнению с контролем. Доза Cd 150 мг/почвы приводит к снижению продуктивности зерновых культур в 2,1-2,6 раза. При загрязнении почвы Cd 300 мг/кг получение урожая зерна овса становится невозможным (табл. б]. При сочетанием присутствии в почве Cd и Zn в количествах 15 и 1500 мг/кг (5 ПДК), а также при загрязнении почвы Zn в концентрации 1500 мг/кг и более наблюдается 100% гибель растений на ранней стадии развития (табл. 9).

Таблиц» б. Продуктивность ома, ячменя н пшеницы при загрязнении дериово-□одзолнстон супесчаной почвы кадмием, г/сосуд (срсдпсе э» 1995-1997 гг.)

Доза металла, мг/кг почвы Овес Ячмень Пшеница

зерно солома зерно солома зерно солома

Фон-NPK 71,7 150,6 53,2 105,3 64,8 125,6

Cd<o 68,1 135,6 50.1 98,6 60,3 114,7

Cd]« 48,9 100,7 37,9 81,6 41,5 87,5

Cdno 28,0 85,6 25,1 62,4 29,6 48,4

18.2 70,3 tl.0 40,3 8,5 31,6

Cdwo - 23,8 3,1 20,8 3.2 29,6

НСРи 4,4 9,2 3.0 6,4 3,5 8,0

Влияние органических удобрений и сорбентов яа накопление Cd н Zn в урожае зерновых культур при химическом загрязнении дераово-подзолнстьп почв

В условиях вегетационных опытов на дерново-подзолистых почвах различного механического состава изучали действие Cd и Zn на продуктивность зерновых культур и накопление их в урожае. Дозы Cd 10 и Zn 300 мг/кг почвы были выбраны как соответствующие уровням загрязнения вблизи промышленных предприятий н шоссейных дорог. При моноэлемекгном загрязнении почв I'M прямой пропорциональной зависимости между накоплением металла в урожае и содержанием его в почве не наблюдается. При увеличении концентрации Cd в почве с 3 до )0 мг/кг содержание токсиканта возрастает в зерне в 1,7, а в соломс - в 2,0 раза. При повышении коицентрапаи Zn в почве с 50 до 300 мг/кг накопление металла в зерне и соломс ячменя возрастает в 1,8 и 6,7 раза соответственно

(табл. 7). Для современного техногенного загрязнения характерен, в основном, поли эле-местный состав загрязняющих веществ, поэтому важно знать влияние различных комбинаций ТМ на поступление вх в растения и на продуктивность последних, по сравнению с моноэлементным загрязнением. В наших исследованиях изучали комбинации (Сй + Та) — бяэлементное загрязнение почвы.

При одновременном загрязнении почвы Сф и 2лц) отмечается усиление поступления 2п в зерно ячменя в 1,5 раза. При повышении концентрации СМ (Сйм) и 2а (гпзоо) накопление Сс1 в урожае снижается в 1,1-1,4 раза (табл. 7). Содержание 2л в урожае ячменя при бизлементком загрязнения почвы уменьшается в 1,5 раза. Наблюдаемые

эффекты объясняются, вероятнее всего, конкурентным взаимодействием отличающихся по своим физиологическим функциям металлов С<1 и 2п при их поглощении из почвенного раствора корневой системой н последующей транслокации в растениях, а не конкуренцией ионов, обладающих близкими физико-химическими характеристиками металлов при сорбции нх а почве.

Таблица 7. Вливнне торфопавозпого компоста (ТНК) на ллкочление С(1 и '/л в урожае ячменя на дерново—подзолистой легкосу глинистой почве

Вариант Масса, г/сосуд Содержание, мг/кг

са 2л

зерно солома зерно солом» зерно солома

Фон-МРК 18,1*1,1 20,541,5 ОД+О.О 0,3+0,0 41,8+8,9 40,5+1,2

Фон + ТНК ш±и 23,5+0,8* 0,2+0.0 0,4+0,1 38,8+0,7 41,(1*0,0

Фон+са>* 21,5+0,8 1.5+0,1 6,7+0,0 38,8+1,2 34,6+03

Фон + С<1|о 15,8+0,6* 18,5*0,8 2,6+0,1 13,5*13 40,6*0,5 37.9*2,2

Фон + ТНК+ 0(11 17,3+0,4 19,5*0,3** ¡,7+0,1 6,9+03 37,1+0,2 45,9*0,4

Фон + ТНК + СУр 17,9*0,8 18,8*0,8** 2,7+0,1 16,3+1,2 38,6+2,4 45.5*0а

Фон + 2пм ] 7,3*0,9 213*0,8 0,2+0,0 03+0,0 81,7+0,3 135,1+13,0

Фон + 2пж> 19,5*0,6 20,3*0.5 0,2+0,0 следы 145,0+1,3 902,5*67,2

Фон + ТНК+гп» 18,4*1,6 20,3*0,^ следы следы 52,0+0,5 И 1,5+2,1

Фон + ТНК+ 2п «а 20,4*0,8** 22,5*0,4 слеш следы 153,3+0,0 632,0*8,8

Фон*С<Ь+2<ио 20,7*2.0" 20.0*1,2 1,5+0,1 3,5+0,1 76,6+0,2 117,4*0,4

Фон+ТНК+СУу* 21,9*1,7** 23,0+0,6 1,4+0,1 3,2+0,0 75,4+1,4 118,0*1,1

Фон-КУ10+2(1.4« 19,4*1,1 19,8+0,5 1,9+0,2 11,8+0,2 95.6+13,7 587,0*5,7

Фон+ТНК+€<!,»+ 2п»» 18,111,3 17,5*3,3** 2,8+0,1 9,6+0,1 144,1+3,8 528,0+2,5

* - мг/кг почвы; л, ** - различия достоверны по (фону-ЫРК) и (фону+ТНК) при Р=0,95.

При моиозлемептном загрязнении почвы СЛэ и Сйю достоверных различий в накоплении металлов при добавлении ТНК не обнаружено. Внесение ТНК в почву с концентрацией 2п5о способствует снижению накопления металла я зерне ячменя в 1,6 раза, в соломе - в 1,2 раза по сравнению с вариантами без внесения мелиоранта. Торфопавозный компост (ТНК), внесенный в загрязненную /лзоо почву, действуя как агромелнорант, снижает содержание цинка в соломе ячменя в 1,4 раза. В случае сочетайного загрязнения почвы СсЬ и гп4о положительного действия органического удобрения по ограничению поступления металлов в урожай пе наблюдалось. При биэлемеитном загрязнении почвы в дозах (Сс1]о+£п«ю) применение ТНК оказывает неоднозначное действие на накопление О) и 2л в урожае ячменя. Содержание Сй и 7л в зерне повышается в 1,5 раза; а в соломе снижается в 1,1-1,2 раза.

Применение природных мелиорантов шалыпорскнтовых глин, опок, трепелов), обладающих высокой емкостью поглощения, является одним из важнейших звеньев технологии возделывания зерновых культур в зоне техногенного и радиоактивною загрязнения. В результате использования природных мелиорантов значительная часть элементов мине-

t)

ральиого питания, вносимых с удобрениями, будет удерживаться в почве в течение продолжительного времени и постепенно поглощаться растениями.

Для оценки влияния природных мелиорантов на накопление тяжелых металлов (СУ, 2в) в зерновых культурах в условиях раздельного и совместного поступления металлов в почву были проведены вегетационные опыты, Исследования показали, что внесение палыгорскитовой глины я опоки в количестве 0,8% от веса загрязненной СЛи и З^пм» почвы пе оказывало положительного эффекта по ограничению поступления СЛяХпя зерно ячменя в год внесения и яровой пшеницы на следующий год, как при моноэлсментном, так и при сочетанием (Сйи+гпзоо) загрязнении почвы (табл. 8).

Таблица 8. Действие и последействие природных мелиорантоа на накопление C'tl и Zn в зерне ячменя а провой пшеницы иа дериово-юмволнетов легкосуглиннстой почве (2001-2002 гг.)

Вариант опыта Ячмень Яровая пшено па

Масса зерна, г/сосуд Содержание,мг/кг Масса эерма, г/сосуд Содержанием/кг

Cd Zn Cd Zn

Фов-NPK 30,9±0,3 следы 46,4*1,1 28,0*1,9 0,2 41,8*3,0

Фон-ИРК+палыгорскитоеш глина 30,0*0,7 следи 46,4*1,0 03 42,8*2,0

<b*>H-NPK.+onoM 26,8*2,6 следы 46,4*0,9 283*1,3 0.2 40,8*2,9.

Фон+Cd, j* 30,0*1,0 3,7*0,2 46,4*1,2 28,7* 1,1 2,7*0,1 45.9*4,0

Фои+Cd, 5+палы горек итовая глина 26,8*0,6 3,3*0,4 49,3*3,0 26,9*0,6 2.6*0,1 44,5*5,0

Фон+Cd, ,+опока 26,3*1,1 3,6*0,1 49.0*1,5 25,7*0,5 2,7*0з 43,4*3,8

Фон+Znjoo 30,3*0,7 следы 168,6*2,0 27,9*1.8 03 77,4*3,6

Фон+Хп^+палыгорскитоная глнна 30,Ш .2 0,2 171,8*3,5 27,111,1 03 82г8*1,6

<bOH-vZn3l),+tinoita 30,4*2,3 следы 1623*17^ 29,7*2,1 03 763*5.5

30,0*0,5 3,7*0,1 28, (±0,6 1,3*0,0 <03*2,8

Фон+Cd, j+Znwo+nmbi горе китовая глина 29,0±1,5 3,7*0,0 1803*2,7 283*1.1 1,9*0,1 $3,7*1,9

Фон+Cd, 5+2п»о+опока 25,3*1,2 3,5*0,3 168,8*4,8 27,^*0,7 | 1,6*0.1 8S,5*5,4

* - мг/кг почвы

Таким обратом, использование далыгорскитовой глины и опоки с целью снижения накопления ТМ в урожае зерновых культур при химическом загрязнении почв представляется нецелесообразным. Тем ие менее, использование палыгорскитовой глины весьма эффективно для снижения накопления ,3,Cs зерновыми культурами в случае радиоактивного загрязнения почв, о чем уже говорилось ранее.

Для смягчения негативного воздействия Cd и Zn на почву и снижения поступления в растения проведена сравнительная оценка эффективности двух видов органических удобрений, палыгорс китовой гяияы и новых модифицированных сорбентов на основе трепела в серии вегетационных опытов. Установлено, что при увеличении концентрации C<J с 3 до 15 и затем до 30 мг/кг (т. е. в 5 н 10 раз) в дерново-подзолистой среднесуглини-стой почве содержание элемента в вегетативной массе ячменя на ранней стадии развития (фаза кущения) возрастает в 2,9-4,8 раза, т. е. зависимость не является линейной (табл. 9). Обогащение почвы, загрязненной Cdjo (10 11ЛК), лалыгорскитовой глиной и органическими удобрениями, не оказывало влияния на поступление Cd в вегетативную массу ячменя. Внесение модифицированных сорбе1гтов в дерново-подаолнетую среднесуглиаи-егух> почву замедляет переход Cd в растения в 1.3 и 1,7 раза. Это связано с высокой емкостью поглощения модифицированных сорбентов. В эксперименте был применен терм о-

химический способ модификации природного трепела (кремнистого минерала Зикеевско-го месторождения Калужской области) и его смеси с вермикулитом (1:1).

При современном характере загрязнения возможен вариалт совместного присутствия в исследуемой «очве радионуклидов и ТМ. Исследования показали, что накопление |э?Сз в вегетативной массе ячменя зависит от вши и концентрации металлов, добавленных в почву (табл. 9). При внесении в почву одного Сй в количествах от 3 до 30 мг/кг (Ы0 ДНК) содержание Сз в ячмене достоверно не изменялось, а при внесении 300 мг/кг 2а (1 ПДК) возрастало в 22 раза по сравнению с контролем. Добавление в радиоактивно загрязненную почву ?л в дозах 5 в 10 ПДК вызывало гибель растений еще до достижения ими фазы кущения, как н в вариантах без внесения ,37С$. Сочетанное внесение токсикантов (Сфг^&ийю) также вызывало гибель растений.

При комбинированном химическом н радиоактивном загрязнении почвы агроме-лноранты (палыгорскнтовая глина, органические удобрения 1 и 2, модифицированные сорбенты) оказывали заметное влияние на накопление Сх вегетативной массой ячменя. Так, под влиянием пал ыгорехитовой г дины накопление 13,С8 достоверно снижалось по сравнению с вариантом загрязнения почвы одним С4зо в 1,5 раза (табл. 9).

Таблица 9. Накопление Сй, Ъа и Сз вегетативной массой ячменя при химическом я комбинированном мгрязнеянм дерново-подзолистой среди есугл и н кетой почвы

Вариант Сухи я масса. г/сосун Содержание, мт/кг воздушно-сухой массы Вариант Суха* мае- < Кн'"Сз, са, г/сосуд | пхМг1

СЛ Ъа

вюн-ЫРК 2,9*0,2 0,2*0,0 45,0*0,0 2 7,5*0,?

3,3-1:0,2 3,6*0,1 47,5*0,4 Фон+С4)+'^Сз 3,2*0 а 1 8,7*03

Фон+са|5 2.6*0.2 10,5*0,2 393*0,5 2,7*0,2

Фон+Сйм 2,9*0,2 17,3*03 46ДЯ.5 2,8102 | 8,0*0,5

Фон+Сй»+ палыгорекнт 2,5*0,2 21,4*0,2 4?,Ш,0 фон+Саи+|у'Сз + палыгорскит 2,4*0,2 : 5,1*0,«

органика 1 * 2МЪ2 193±0Д 4б,3±0,5 Фон+С<1и+ '"С5*(?рганика 1 2,8*03

Фон+С4»+ органика 2** 3,4*03# 18,6*03 48,2*0.5 ФовкУи/И'С* -»"Органика 2 3,6±03# 3,«*03#

Фон+Са»+ сорбент 1*** 2,6+0,2 12,9*0,2 З23±03 "'Сз+тарбент 1 2,7*0,2 , 5.8±<М#

Фои+Са»+ сорбент 2*»** 23*0.2 50,0*0,2 30,7*4,0 2,6*0,2 4,6*0,4#

Фон+2пэсо 3,0±03 0,2*0,0 7603*18,0 ФорЛ-гпио+^'Сз 2,7*0,4 !6,4±1,0#

Фои+гпг«« гибель растений гнбель растений

(ибель растений Фон+Сй[2лцоа гибель (мктеннй

Фон+2Пвк« гибель растений гибель (ас гений

л - мг/кг почвы Органика 1* Органика 2** Сорбеат 1*** Сорбент 2*"*

»- различна достоверны при Р=0.95,

- куриный помет н торф 1:3;

- комплексное органо-мннеральное удобрение;

- модифицироваиаый апюмнннрованный трепел;

- модифицированный алюминироаанный тредеяс вермику ¡и гом.

Зайравка почвы органическими удобрениями обеспечила уменьшение накопления 13,Сз к биомассе ячменя - в 1,9-2,0 раза в варианте с внесением СсЬ», Сорбенты I- » 2, вне-

сенные в загрязненную Cdjo почву, также уменьшили содержание líTCs в растениях в 1,3 и 1,6 раза, как по сравнению с контролем, так и с вариантом без внесения мелиорантов.

Снижение поступления цезия в вариантах с применением палыгорскитовых глин и модифицированных сорбентов можно объяснить наличием у них специфической сорбции по отношению к l37Cs. У модифицированных сорбентов, за счет образования новой алю-мосшшкатной матрицы, эти свойства усиливаются.

Таким образом, при одновременном присутствии в почве наблюдается конкурентное взаимодействие металлов, приводящее к изменению их накопления в органах растений, причем различия более выражены для соломы, чем для зерна. Органические удобрения, повышая сорбциоиные свойства почв, способны фиксировать некоторые количества Cd и Zn при моно- и биэлементном присутствии их в почве. Новые модифицированные сорбенты на основе трепела с высокой емкостью поглощения оказались весьма перспективны для их использования на техногенно загрязненных почвах с целью снижения поступления Cd и 2а в растения. В то же время использование, как органических удобрений, так и палыгорс китовой глины и новых сорбентов, существенно снижает поступление в растения при комбинированном химическом и радиоактивном загрязнении почвы.

ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И АГРОХИМИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСГЫХ ПОЧВ в УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Для оценки динамики изменения состояния почвенного мнкробоценоза радиоактивно загрязненной дерново-подзолистой песчаной почвы под ячменем и озимой рожью в Новозыбковском районе Брянской области в зависимости от доз минеральных удобрений и способов обработки почвы (вспашка, дискование) каждый месяц в течение вегетационного периода 1991-1992 г.г. отбирались образцы почвы в полевом опыте для определения различных показателей биологической активности почвы.

В полевых условиях бьшо интересно проследить динамику изменения таких важных показателей биологической активности, как потенциальная активность азотфиксацин и скорость эмиссии ССЪ в почве под ячменем и озимой рожью в зависимости от лоз применяемых удобрений и способов обработки почвы. Как известно, показатель уровня азотфиксацин тесным образом связан с содержанием гумуса в почве.

В палевом опыте 1992 г. под ячменем наиболее благоприятные условия для накопления биологического азота в почве складывались в апреле и в мае (до фазы кущения), когда дефицит влаги в почве еще не ощущался так сильно. В дальнейшем потенциальная активность азотфнкюшии, как при вспашке, так и при дисковании снижалась в 2-3 раза, оставаясь, в среднем, очень низкой. Дефицит влаги в почве вызвал сдвиг максимума азотфиксацин к началу вегетационного периода. Под ячменем на контроле по дискованию азотфнксация достоверно не изменялась по сравнению со вспашкой в апреле и июне, а в мае она снижалась в 2,5 раза, к моменту уборкя урожая напротив, возросла в 1,7 ра ta (рис. 1). Под озимой рожью на неудобренном варианте аюгфнксация при вспашке не менялась в течение всего вегетационного периода, дискование почвы достоверно увеличило значение этого показателя в мае и июле в 1,9-3,2 раза. Внесение рекомендованной дозы минеральных удобрений (NgoP«oKeoMg)o) под ячмень стимулировало азотфиксацию при дисковой обработке дерново-подзолнетой песчаной почвы в 1,5-2 раза. Повышенные дозы удобрений (Nia^íoKuhM^o) под ячмень при дисковании либо снижали в 1,3-1,7 рача (май, июль), либо существенно не меняли уровень азотфиксацин почвы по сравнению с контролем. Эти же дозы удобрений вызывали угнетение деятельности азотфиксирующих бактерий при вспашке в апреле - мае в 1,3-2,8 раза, и лишь к концу вегетации наблюдалась стимуляция - в 1,3-1,7 раза.

Под озимой рожью стимуляция азогфнксации при внесении рекомендованы* (N»oPwK1JOMg2o> и повынкгиных (NijsPwjKitoM&o) доз удобрений отмечена при вспашке

лишь в апреле (рост составил 2,0 раза по сравнению с контролем). Уровень азотфиксации в почве под озимой рожью, возделываемой по дискованию при внесении повышенных доз минеральных удобрений увеличивается в июне в 2,3 раза. В целом следует говорить о большей отзывчивости ячменя на внесение рекомендованных доз минеральных удобрений по сравнению с озимой рожью.

Интенсивность дыхания почвы характеризует процессы минерализации органического вещества. Наблюдения за динамикой интенсивности дыхания почвы показали, что скорость эмиссии COj в почве на контроле в посевах ячменя и озимой ржи, как по вспашке, так и по дискованию, достигает минимума в мае и резко возрастает при дефиците влаги в июне и июле (рис. 2). Активность дыхания почвы в вариантах без внесения минеральных удобрений при дисковой обработке почвы под ячмень по сравнению со вспашкой в мае и июле выше в 1,4 и 6,1 раза соответственно. Отмечено, что скорость эмиссии СО2 в почве в июне 1992 г. на контроле под ячменем при дисковании в 1,4 раза ниже, чем по вспашке. При возделывании озимой ржя при дисковании потенциальная активность дыхания в июле была в 1,3 раза выше, а в апреле в 1,5 раза ниже по сравнению со вспашкой в вариантах без внесения минеральных удобрений.

Внесение минеральных удобрений усиливает процесс дыхания почвы при плужной обработке, как в посевах ячменя, так и в посевах озимой ржи. Кратность увеличения активности дыхания при внесении минеральных удобрений код ячмень составила в мае 1,23,4 раза в зависимости от их доз, а в нюне - 1,2 раза. Следует отметить, что в апреле под ячменем при вспашке происходит стимуляция дыхания почвы только по повышенному фону удобрений (NnoPwKiieM&to) — в 1,3 раза. В засушливых условиях вегетации (июль) активность дыхания почвы при внесении под ячмень но вспашке рекомендованной дозы удобрений (МтаРщКэдМ&о) возрастает в 4,2, а при внесении повышенной дозы минеральных удобрений — я 5,8 раза. При дисковой обработке дсрново-подаолистоЙ песчаной почвы применение рекомендованной дозы минеральных удобрений под ячмень стимулирует активность дыхания почвы с апреля по июнь (рис. 2) в 1.7-2,1 раза, а при внесении повышенных доз - в 1,3-1,7 раза. При дефиците влаги в июле при внесении минеральных удобрений под ячмень, возделываемый по дискованию, потенциальная активность дыхания в почве снижается в 1,2-1,5 раза.

В начале вегетации озимой ржи (апрель 1992 г.) отмечается снижение активности дыхания почвы по вспашке при внесении рекомендованной дозы минеральных удобрений I NuoPioKijoMgM) в 1,5 раза, а при внесении повышенной дозы минеральных удобрений iNi)sPoftKi»oMgio) -в 1,9 раза. При плужной обработке почвы под озимую рожь внесение минеральных удобрений способствует усилению процесса дыхания в почве в мае и июне в 1.2-1,4 раза. В период весеннего отрастания озимой ржи по дискованию минеральные удобрения стимулируют актияностъ дыхания по сравнению с контролем в 1,7 раза. Аналогичный эффект наблюдается и в нюне (рис. 2). В июле внесение повышенной дозы удобрений под озимую рожь при дисковании вызывает снижение потенциальной активности дыхания почвы в 1,6 раза. Повышение скорости эмиссии t'Oj в почве ведет к увеличению минерализации гумуса и повышению плодородия. Резулма гы наших исследований пока-1али, что оптимальная доза внесения минеральных удобрений под ячмень на дерново-подзолистых почвах для условий Брянского Полесья - НмРиоКэд, а при возделывании озимой ржи чо-

Среди показателей биологической активности выжляют ферментативную активность почвы. С помощью ферментов осуществляется pa t.южение и синтез органических соединений, что является сущностью почвообразовательною процесса. Из всех изученных почвенных ферментов (катала ¡а, дегндрогенаэа, полифени.юксидаэа, пероксидаза, инвер-1 ¡л л) наиболее чувствительными к техногенному загрязнению оказались катал аза н детил-гкченаза. Так, кагалам широко распространена в почвах м катализирует реакцию рано-жен и я перекиси водорода на молекулярный кислород и жну Дегидрогеназы — фермент ы.

Ячмень

Озимая рожь

Вспашка

Дискование

2

■ * Контроль - * -ШШЖУОУР) —А— 1Ч12СгаК12»ууО

3 4

♦ Кэирагь

•мзээдааслр)

1 -15.04.92 г., 2 - 15.05.92 г., 3 -16.06.92 г., 4 - 14.07.92 г.

Рис. I. Динамика потенциальной активности азотфиксаиии дерново-подзолистой несчаиой почвы в зависимости от удобрений и способов обработки

Ячмень

Озимая рожь

Вспашка

эяь &ЭОО-¿290 = 200

о 150 о 100

о 50 • О

300

£

о 290

•I 200

5„ 150

N

о 100

6 50

Дискование

400 5,350 2 300 "I 250 «200 § 150 О 100 ■ Я 50 0

-Контроль - Ы90Р60К90№30 М20Р60К120^40

350 -| ^ 300 -Ч 250 -| £ 200 8* 150 -£ 100 ■ " 500

2 3

-Контроль

- №ОР60К120М920

- 1М135Р90К180Мд20

1 - 15.04.92 г.. 2 - 15.05.92 г., 3 - 16.06,92 г., 4 - 14.07.92 г.

Рис. 2. Динамика потенциально!) активности дыхания дерново-подзолистой песчаной почвы в зависимости от удобрений и способов обработки

Ячмень

п

Вспашка

Озимая рожь

1400 -1 12001000 -800 600400 2000-.

Я

¡2 Ей

** с

I £ I ь

£

1200 1000 800 600 400 200 0

Дискование

21СС0 к ЯЮ с

х О к

£ и

V 2 3

-1<снгрсгъ

-гесгакаодзо

- ЬП20=ШС12СКф10

2000 -1

3

I % 1500

¥ е

1000 500 0

3 4

-Контр&гъ -М90Р60К12СМд20 - Ы13бР90К180Мд20

1 - 15.04.92 г., 2 -15.05.92 г., 3 -16.06.92 г., 4 - 14.07.92 г.

Рнс. 3. Динамика потенциальной активности фермента дегидроген*зы (в мг трнфемилформазана • ТФФ) в зависимости от удобрений н способов обработки дерново-подзолнстой песчаной почвы

участвующие в процессе дыхания, отщепляют водород от окисляемых субстратов (углеводов, органических кислот, аминокислот, жиров, фенолов, гумусовых веществ). Они широко распространены н являются чувствительным показателем биологической активности.

Наблюдение за динамикой дегндрогеиазной активности почвы при возделывании озимой ржи и ячменя в севообороте показали, что сна возрастав от начала вегетации растений до их технической спелости в большинстве случаев как по вспашке, так я по дне-

кованию (рис. 3). При дисковой обработке дерново-подзолистой песчаной почвы активность дегидрогеиазы под озимой рожью увеличивается по сравнению со вспашкой в 1,62,6 раза на контроле. Максимальная краги ость увеличения активности дегидрогеиазы наблюдаете* в варианте без удобрений в июне и составляет 2,6 раза. Дегкдрогеназиая активность в почве под ячменем при дисковании в мае и июне в 1,3-1,6 раза выше, чем по вспашке. Применение минеральных удобрений под озимую рожь в рекомендованной (№оР«сК:гиМ&о) и повышенной (МщРэоКцоМйо) дозах стимулирует активность дегидрогеиазы по вспашке в течение всего вегетационного периода. Причем, увеличение активности дегидрогеиазы при внесении рекомендованы* доз минеральных удобрений ПОЛ озимую рожь по вспашке составляет 1,2-1,8 раза, а при внесении повышенных доз • 1,2-1,7 раза. Положительное действие минеральных удобрений на дешдрогенззную активность почвы под озимой рожью по дисковой обработке устойчиво проявляется в апреле, июне и июле. Активность дегидрогеиазы при внесении рекомендованной дозы удобрений под озимую рожь но дискованию возрастает в июне и в июле в 1,2-1,5 раза, а при внесении повышенной дозы (Мц^РфоКцоМ^ш) * 1,2-1,7 раза.

Внесение минеральных удобрений в повышенной дозе (ЫцоРйоКио) под ячмень по вспашке стимулирует активность дегидрогеиазы а течение всей вегетации растений, кроме апреля, в 1.2-2,0 раза (рис. 3). Применение рекомендованной дозы (ЫчоР^Кэо) минеральных удобрений при возделывании ячменя по вспашке в повышении активности дегидрогеиазы проявилось в нюне к июле и составило IД раза. Активность фермента в почве под ячменем, возделываемым по дискованию, возрастает в июле в 1,4-1,6 раза при внесении как рекомендованной, так и повышенной доз минеральных удобрений. Положительного влияния минеральных удобрений на активность дегидрогеиазы при дисковой обработке почвы под ячмень в другие срока наблюдений не отмечено.

Ре (улътагы корреляционного анализа показали наличие тесной положительной корреляции между скоростью эмиссии СО* в почве и активностью дегидрогеиазы при внесении минеральных удобрений и различных способах основной обработки почвы под ячменем <г-0,8-0,9),

ВЛИЯНИЕ АГРОМЕЛНОРАНТОВ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ

Изучение влияния загрязнения почв С<1 и 2п на состав почвенного микробоценозаи показатели биологической активности почв проводилось в серии вегетационных опытов на деркопо-подзолнетых почвах при концентрациях: С(1-3,10, 15 и 30; гп- 300, 1500 и 3000 мг.'кг почвы.

1 [рн внесении в дерново-подзолистую среднесуглвннстую почву под ячмень различных доз ТМ (от 1 до 10 ДДК СЛ и ¿п в сернокислой форме) выявлено, что С<1 и 2а в концентрациях 3 и 300 мг/кг почвы соответственно (1 ДДК) достоверно снижают численность бактерий - в 1,15-1,3 раза; актиномнцетов - в 1,3-1,5 раза; грибов — в 1,3 раза по сравнению с фоном (табл. 10). Негативное воздействие низких (1 ПДК) концентраций С<3 и '¿л на все основные группы микроорганизмов почвы отмечается впервые и не описано в литерату ре. В то же время, угнетающее действие на почвенный микробоцекоз высоких концентраций этих металлов вполне объяснимо. Так, при внесении в почву С<Ьо (10 ПДК) численность почвенных бактерий снижается в 4,4 раза; актиномнцетов - в 7,0 раза и грабов - в 1,1 раза по сравнению с фоном. Загрязнение почвы 2хцгм уменьшает количество бактерий а 2,5, актиномнцетов в 6,0 и грибов в 2,5 раза. При загрязнении дерново-подзолистой среднесугликистой почвы /л в концентрации 3000 мг/кг почвы (10 ПДК) наступает 100% гибель растений до достижения ими фазы кущения. Сс1 внесенный в почву вконцешрацин 30 мг/кг (10 ПДК), вызывает 30% снижение урожая ячменя. Высокие концентрации С<1 игпв почве (10 ПДК) снижают коэффициент минерализации в 2,1 - 2,4 раза по сравнению с фоном. Органическое ч.тобрение нейтрализует негативное действие Сё)ои

ZnsoM ка почвенный микробоцсиоз, увеличивая численность бактерий в 1,4-1,9, актнио-мицетовв 1,4-! ,7 и грибов в 1,3-1,5 pasa.

Таблиц» 10. Действие органических удобрений на микробоценоз дерново-подзолистой среан«су глинистой почвы под ячменем нрн химическом загрязнении

Вариант опыта Численность микроорганизмов, тыс./г Коэффициент минерализации

бактерии грибы актином ииетм

Фон-NPK 700128 5,610,2 82,2*2.<> 14.711.4

Фон+Cdj* 542±25л 13,011,3

Фон+Zn™ 610±28А 4,4l0,2A С4.0- i ,7Л 14,4±1,4

Фон+Cdjo 160±27А 1,7±0,2Л Н,8±1,4Л 7,0±0,7A

Фон+С0ур+орт»ннческое удобрение 308±22А 19,8±1,6Л 8|0±0,6Л

Фон+Zmm, 276130* 2Д±0ДЛ 13,8+22" 6,240,7a

Фон+Zibwi+oprin ическое удобрение 38<5±24л 2,810,3a 18,8±2,2А б.б±0,7д

* - кг/кг почвы; Л -различая достоверны при Р=0,95.

Влияние моноэлементного загрязнения дерново-подзолистой легкосугливистой почвы ТМ на состав почвенного микробоцеиоза изучали в вегетационном опыте с ячменем н овсом, Cd и Zn вносили в почву в количествах Cd - 10 и Zn - 300 мг/кг. Численность основных групп почвенных микроорганизмов определяла в фазу колошения ячменя н после уборки урожая. Было установлено, что Cd в концентрации 10 мг/кг (3 ПДК) почвы способствует снижению, по сравнению с фоном, численности бактерий и актиномицетов в 1Л и 1,4 раза в нюне, но увеличивает нх численность в 1,2-1,7 раза в августе, я его влияние на почвенные трибы позитивно оба срока наблюдений. Загрязнение почвы Zn в дозе 300 мг/кг почвы приводит к снижению численности бактерий и актиномицетов в среднем в 1,3 раза и у величению численности грибов в июне (табл. 11). Коэффициент минерализации при внесении Cdio, и Zujoo снижается л июне в 2,1-2,2 раза по сравнению с фоном, а доля микроскопических грибов возрастает.

Внесение торфопавозного компоста в количестве 0,8% от веса почвы увеличило число как бактерий, так и грибов в почве в августе в 1,3-1,5 раза по сравнению с фоном (контроль) Стимулирующее действие ТНК на численность актиномицетов проявляется в июне, но к концу вегетации замедление роста биомассы корней и корневые выделения нн-гибнруют зффект (табл. 11). Действуя как органическое удобрение и как мелиорант одновременно, ТНК увеличивает коэффициент минерализации гумуса в незагрязнной ТМ почве в 1,5 раза по сравнению с контролем в нюне.

Добавление торфонавозного компоста в загрязненную Znw> почву смягчает негативное действие металла на почвенный микробоценоз и увеличивает численность бактерий, грибов и актиномицетов в 1,6; 2,7 и 1,1 раза соответственно по сравнению с вариантом без внесения органики. При внесении ТНК в почву, загрязненную CdIOi количество бактерий в нюне повышается в 1,5 раза, а актиномицетов — в 1,2-1,7 раза а оба срока наблюдении.

Негашеное воздействие Cd и Zn на почвенный микробоценоз нивелируется и другими агромелиорактами и природными сорбентами (палыгорскитовая глина, опока). Влияние палыгореюгговой глины на почвенный микробоценоз изучали прн моно- и ба-элемеятном загрязнении дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы Cdu (5 ПДК) н Znjoo (1 ПДК) под ячменем. При одноэлементном загрязнении почвы Cdij в Zajoo не изменяется численность бактерий, а активность грибов повышается Загрязнение почвы Znjoo ушегающе действует на актином и иеты, снижая их количество в 1,7 раза но отношению к контролю. Более токсичным для почвенного микробопеноза оказывается сочетание Cdi;>/.niuo мг/кг почвы, обусловливающее достоверное снижение численности актиномицетов в 1.8 раза. Палыгорс китовая ¡ лина стимулирует активность почвенных грибов

в вариантах с ¿п^о в 1,4. а в вариантах с С<1и -в 2,2 раза, но численность ахтиномицетов снижается, что является негативным для почвенного микробоценоза (табл. 12).

Таблица 11. Влияние Cet, 7-п н ТНК на динамику численности основных групп почвенных микроорганизмов дерново-подзолистой легкосуглннястой почвы под ячменем в год внесения

Вариант опыта Численность микрооргивизмощ тыс Jt

бактерия грибы активом я осты

11.06.97 18.07.97 21,06.97 18.07.97 21Л6.97 18.07.97

Фон -NPK 396*22 582*49 2,1*0,2 3,9*0,4 76,7*2,6 67,3*23

Фон+ТНК 319*30 861*30 2,0*0,2 4,9*0,4 111,6*2,0 67,0*2,0

Фои+Cdm* 324*18А 998*83л 3,3*0,4" 5,5*0.3Л 55,6*5,1" 83,0±73л

Фон+TIIK+Cdi» 475*37^ 578*25 3,0*0,2^ 93.9*2.6"-" 100,7*2,1лл

Фон+Znwo 305*22л 459+]6" 1,4*0,2А 2,6±0,3А 60,1*4, SА 71.1*3,2

Фон+ТН K+2ni» 156±33лл 750*76"" 2,6±0,2*^ 7,1*0,7^ 4 8,8*1,6a" 79,1*1,9""

* - мг/кг почвы

л,лл - различия достоверны по (фону - NPK) н (фону + ТНК) при Р-0,95

Как при moho-, так и прв биэлементном загрязнении почвы Cdi; и 2пш коэффициент минерализации снижается в 1,5-5,4 раза по сравнению с контролем, при этом увеличивается доля грибной микрофлоры, и одновременно повышается активность микроорганизмов, потребляющих минеральный азот. Внесение палыгорскитовой глины в контроле и в вариантах Cdu и 2пзоо еще более понижает соотношение численности актипомицетов и грибов, свидетельствуя о замедлении минерализации гумуса.

Таблица 12. Влияние палыгорскитовой глины на мвкробоценоз дерново-подзолистой легкосуглннистой почвы под ячменем при химическом загрязнении

Вариант опыта Численность микроорганизмов, тыс7г Коэффициент минерализации

бактерии ГрНбЬ! актиноминеты

фон — NPK 44I±U 1,0±0,0 44,3± 1,6 45,2*3,0

Фон+палыгорсыггопая глина 390±25 2,7f0,l 24, (±0,7 9,0*0,4

Фон+Cdu* 435±14 1,7±0,1А 49,S±I,I 29(3*2,5Л

Фон+Cdií+nanbi горе китовая глина 317±21А 3,7±0,1А 45,9±2,4" 12,6*0,8*

Фон+Znjn» 450*31 2,440,1" 25,5±1,9" 10,5*0,8Л

Фон+Zíi Зя)+ пил ыгорскитовая глина 452±27А 3,3 ±0,Ia 15.3 f 0,7" 4,6*0,3А

Фон+Cdui« 440±26 3,0±0,1А 24,911.0" 8¿±0,5A

Фон-tCdi j+ZrijiM +■ палыгорскнтовая глина 242±5А 1,1 ±0,Ia 19.2± ! ,0" 16,8* 1,2А

* - мг/кг почвы,л-различия достоверны при Р«0,95,

Исследование влияния агромелиорангов (торфонавозпого компоста) на потенциальную активность азотфиксации и скорость эмиссии СОг в дерново-подзолистой дегко-суглинистой почве, загрязненной Сйц и Хпзоо, под ячменем (табл.13), выявило возрастание уровня азотфиксашш от июня к августу в 1,7 раза в фоновом варианте, и снижение уровня дыхания почвы в 2,2 раза. Отмечено чрезвычайно негативное действие 7л в концентрации 300 мг/кг почвы иа азотфиксацию-се уровень снизился в 3,7 раза в июне (фаза колошения ячменя) и в 3,5 раза к моменту уборки урожая по сравнению с фоном. Скорость эмиссии СОг в почве в августе возросла в 2,1 раза. Активность азотфиксашш при загрязнении почвы Сс1 в количестве 10 мг'кг (3 ПДК) в конце вегетационного периода снижается в 1,9 раза, а потенциальная активность дыхания почвы снижается в июне в 1,3

г\

раза, Торфонавозный компост, действуя и как мелиорант, и как органическое удобрение» частично нивелирует негативное влияние /,п на потенциальную акгшдаость юэтфтоикй»™. к концу вегетации, но уровень последней оказывается все равно гораздо ниже фонового -58%, Одновременно ТИК увеличивает скорость эмиссия СОг в почве в 1,4 раза, что позитивно для деятельности почвенных бактерий. ТНК, внесенный в варианте с Сс^о, увеличивает ахти вность дыхания почвы в фазу колошения в 1,5 раза но сравнению с вариантом без мелиоранта, но не смягчает негативное действие С<1 на азотфиксацию. Это парализует работу бактерий-азотфиксаторов и снижает уровень плодородия почвы.

Таблица 13. Влияние торфе навозного компоста на динамику биологической активности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы им ячменем при химическом загрязнении_ _ _

Вариант Потен овальная активность, мг/кг.еут

опыта азотфнкевцм», >N1 дьиавив, «С-ССУ,

21.06.97 18.07.97 11.06.97 18.07,97

Фон-ЫРК 14,2*2,2 23,7*4,3 4903*41.0 2213*63,8

Фон+ТНК 16.4*1,9 8,2*1,3 411,6*84,0 211,9+29,8

Фок+С<1,о* 21,7*2,2* 12,6*1,1* 367,2438,9* 222Д±40,1

Фон+ТНК+С<1к, 10,1*1,4** 3 5*0,4** 540,0*56,4 432,5*54,7**

Фон+Тлзм, 3,8±0,7* 6.8*1,0* 408,0*88,3 458,9*70,6*

Фон+ТНК+2г»с 1,3±0Д"* 13,8*1,7** 590,4*80,4** 234,2±353

* - мг/кг почвы; *, **- различия достоверны по (фону-№К) и (фону + ТНК) при Р=0,95,

Действие различных концентраций 0(1 и 7л (от 1 до 10 ПДК) н мелиорантов (палы-горскитовой глины и органического удобрения) на потенциальную активность дыхания почвы изучали в вегетационном опыте на дерново-подзолистой почве под ячменем. Через год после внесения С<1 и концентрациях 3 и 30 мг/кг почвы и 2п в концентрации 300 мг/кг почвы скорость эмиссии СОг в почве достоверно не снижается. Сочетанное загрязнение почвы Сд+2п в концентрациях 5 ПДК оказывается чрезвычайно токсичным для микробиологической активности почвы и снижает скорость эмиссии СОг и почве в 1,8 раза (рис, 4). Добавление палыгорс китовой глины и органического удобрения в количестве 0,8% от веса почвы ло фону загрязнения С^л. стимулирует активность дыхания почвы в 1,6-1,8 раза по сравнению с контролем.

Естественные мелиоранты и органические удобрения (палыгорскитовая глина, торфонавозный компост и птичий помет в сочетания с торфом) нивелируют негативное действие ТМ на биологическую активность почвы, фиксируя избыточные количества ТМ н стимулируя процессы превращения азога и углерода в почве.

Таким образом, влияние ТМ на биологическую активность почвы зависит от природы металла, его концентрации и времени взаимодействия с почвой. При раздельном поступлении в почву как С<1 в количестве 3 мг/кг, так н Тл в концентрации 300 мг/кг (что соответствует ] ПДК металлов в почве) практически не изменяют активность дыхания. Но 10-та кратное повышение концентрации и, особенно, совместное внесение металлов в концентрации 5 ПДК вызывает резкое иш ибировзние скорости эмиссии СО* в почве.

350Э 1000 2500 2000 1500 1000 500

о

*- мг'кг почвы; палыг, — па;(ыгорскн111вая глина, орг. — органическое удобрение

Рис. 4. Влияние мелиорантов на скоросгь »миссии СОг к дерново-подзолистой срсд-несу глинистой пбчас под ячменем при химическом загрязнении (последействие)

Изучение изменения ферментативной активности почв в условиях техногенного загрязнения приобретает важное значение /п. например, входит в состав дегидрогенаоы, протеиназы и др. ферментов, играет важную роль в биосинтезе нуклеиновых кислот, С4 непосредственно не входит в состав ферментов, но, поскольку метаболизм 2п тесно связан с метаболизмом Сс1, последний способен замещать 2п во многих жизненно важных эн-зиматических реакциях, приводя, вследствие своей токсичности, к их разрыву или торможению (Черных ПЛ., Милащеяко И.З.,

В вегетационном опыте исследовали последействие палыгорскитовой глины и органического удобрения иа активность катал азы и дегядрогеназы в загрязненной различными концентрациями 2п и Сй дерново подзолистой среднесугаинистоЙ почве под ячменем. Результаты исследований показа!и. чго через год после внесения Zn в концентрации 300 мг/к| (1 ПДК) и С<1 в концентрациях 1 и даже 30 мг/кг почвы (1 и 10 ПДК соответственно) достоверно не оказывают влияния на активность каталазы по сравнению с фоном. Палыгорскитоеая глина я органическое «юрение, внесенные в количествах 0,8% от веса почвы по фону загрязнения СУда, также не повлияли на активность фермента (табл. 14).

Таблица 14. Последействие мелиоранте на ферментативную активность дерново -подзолистой среднееуглнннстой почвы под ячменем при химическом загрязнения

Вариант опыта Лмиииость каталазы, мл О.Ш кМпО^Югпочвы «а 20 мин. Активность дегидрогеназы, М1 Тфф/Югпочвы та сутки

Фон - МРК 1,75 3.7

Фон + Сс1,* 1,83 4,0

Фон + гпад. 1,88 3,5

Фон +■ Сс!» 1,88 2,7

Фон+СУи^киыгорскиговая гпина 1,90 4.0

Фол+С<1«,'('р| аинческое удобрение 1,88 3,3

НСРр. 0,45 0,2

* мг/кг почвы

Дес идрогеназа оказывается более чувствительной к действию [ М, Через год после внесения СсГд. ее активность достоверно снижается в 1,4 раза по сравнению с фоном. При внесении ор: анического удобрения активность дегидрогеиазы частично (до уровня 89% от фонового», а натыгорскитовой глины - полиостью восстанавливается, 7.п в концентрации 300 мг/кг ш'чвы (ПЩК) не изменяет активность дегидрогеиазы, хотя и входит в состав этого фермеша Активность дегидрогеиазы тесно положительно коррелирует со скоростью эмиссии СОг в почве (гЧ),79-0,99).

Чувствительность дегидрогеиазы к загрязнению почвы высокими дозами СсЗ, и связь фермеша с процессом «дыхания» почвы позволяют использовать дегидрогеназу в качестве индикатора оценки биологической активности техногенно загрязненной дерново-подэолистой почвы и уровня ее плодородия.

ВЫВОДЫ

1. Применение комплекса агротехнических и агрохимических приемов в технологиях возделывания черновых культур, направленного на сохранение плодородия дерново-подзолистых почв в районах Брянского Полесья, наиболее пострадавших после аварии на ЧАЭС, обеспечивает снижение накопления тСз в урожае в 1,1-2,5 раза. Мзксимальпое снижение т«; гупления 11?С5 в зерновые культуры наблюдается при соотношении питательных элементов ЫздРэдКюо. Переход 137Сз в зерно ячменя по вспашке в 1,4 раза ниже, чем по дискованию почвы. При внесении повышенных доз минеральных удобрений МиоРздК)» под ячмень по дискованию накопление итС5 в зерне снижается в 13 раза. Повышенные д(чы удобрений МшРмКш снижают аккумуляцию "7Ск в зерне озимой ржи по вспашке в 1.4 раза.

2. Применение традиционных агромелиорантов в технологиях возделывания зерновых культур на дерново-подзолистых почвах легкого механического состава в дозах: извести — 5,0-6,5 т/га; фосфоритной муки - 2,1 т/га, органических удобрений - 50-60 т/га — снижает накопление Сй в урожае в 1,1-2,3 раза. Внесение палыгорехитовых глин и опок для повышения сорбционных свойств радиоактивно загрязненных дерново-подзолистых почв в дозах 20 т/га на фоне Н«оРмК«ф повышает урожайность зерновых культур и способствует снижению содержания в зерне в 1,7-2,4 раза. Положительный эффект по снижению поступления ,}1Сз в зерновые культуры проявляется в течение 4-х дет.

3. Применение комплекса агротехнических и агрохимических мероприятий на малоплодородных радиоактивно загрязненных дерново-подзолистых почвах вызывает изменения показателей биологической активности почв. Внесение повышенных доз минеральных удобрений Ыи^РоиК!» под озимую рожь при обработке почвы на глубину 10-12 см повышает активность азотфиксадни до 2,3 раза к концу вегетации. При плужной обработке почвы и применении минеральных удобрений пол ячмень в дозе N1 го^лоК,2о уровень азот-фнксацни уплачивается в 1,7 раза, а скорость эмиссии СОгв . почве. » 5,8 раза. Внесение навоза в до <з>\ 50-60 т/га и извести 6,5 т/га при комплексном агрохимическом окультуривании дернена-подзолистых почв способствует повышению уровня ачогфнксашги до 3-х раз. Применение фосфоритной муки в дозе 2,1 т/га на почвах с низкой обеспеченностью подвижным фосфором стимулирует скорость эмиссии С02 в почве в 1,9 раза. Среди изученных ферментов (каталаза, дегндрогеназа. лероксидаза, полифенолоксидаза, инвертаза) наиболее чувствительной оказалась дегидро! еназа, связанная с процессом дыхания почвы. Установлена ¡есная корреляционная зависимость между активностью дегидрогеиазы н скоростью эмиссии СОг в дерново-подзолистой песчаной почве при внесении минеральных удобрении и различных способах ее <«-Норной обработки под ячменем (г=0,8-0,9). Активность Л1-гн |ро1«назы при внесении минеральных удобрений К^.Р^.Кчо под озимую рожь при дисковании выше, чем по вспашке, п 1,2-1;7 раза.

4. При химическом загрязнении дерново-подзолистых почв Cd и Zn установлено, что при концентрации Cd 150 мг/кг почвы продуктивность зерновых культур снижается на 50%. При концентрации Cd в почве 300 и Zn - 1500 мг/кг наблюдается 100% гибель растений на ранних стадиях развития. Прямой пропорциональной зависимости межд> содержанием ТМ в изучаемых концентрациях в почве (Cdj.jn и 2пзц_}оо) и их накоплением в растениях при моноэлементном загрязнении не отмечено. При сочетанном эагряшенив дерново-подзолистой почвы Cdio н Znjoo происходит снижение накопления Cd в урожае ячменя в 1,1-1,4 раза, a Zn - в 1,5 раза по сравнению с вариантами моноэлементно го внесения ТМ.

5. При моноэлементном химическом загрязнении дерново-подзолистых почв Cd в концентрациях 3 и 10 мг/кг внесение органических удобрений не оказывав! влияния на его поступление в урожай зерновых культур. Применение органических удобрений на дерново-подзолистых почвах, загрязненных Zrso и 2пш способствует снижению накопления токсиканта в урожае в 1,2-1,6 раза. Использование палыгорскитовых глин и опок для снижения поступления Cd н Zn в урожай зерновых культур малоэффекгнвно Модифицированные сорбенты иа основе трепела, обладая высокой емкостью поглощения, снижают содержание CU в растениях на ранних фазах развития в 1,3-1,7 раза.

6. При химическом загрязнении почвы Cdm, Cdjj и Znjoo происходят изменения в составе почвенного мнкробоцепоза. Численность бактерий И актином ицетов при внесении Cd и Zn снижается в 1,2-1.6 раза. Zn уменьшает количество почвенных грибов в I.S раза, что приводит к снижению коэффициента минерализации в 2,1-2,2 раза и угнетению деятельности микроорганизмов, разрушающих органическое вещество почвы. При моно элементном загрязнении почвы Cdio и Z11300снижается активность азогфиксации к конн> вегетации зерновых культур в 1.9-3,5 раза, скорость эмиссии COj в почве — в 1,3 раза. Наиболее токсичным для микробоценсоа почвы является загрязнение (Cdu+Znuoo) и Zntjno Потенциальная активность дыхания почвы при этом снижается в 3,6 раза. Активность фермента дегидро-геиазы тесно положительно коррелирует со скоростью эмиссии СОг в почве (г = 0,790,99).

7. Применение органических удобрений при возделывании зерновых культур нивелирует негативное действие Cdm, Cdtj к Znjoo на микробоценоз техногенно загрязненной дерново-подзолистой почвы и уровень азогфиксации. увеличивает скорость эмиссии СОг в почве в 1,4-1,5 раза и восстанавливает активность дегидрогеназы, Внесение в загрязненную Cdu и Znjoo почву палыгорскитовых глин стимулирует активность почва гных <рибов в 1,4-2^ раза, и угнетает деятельность актином«цетов, что приводит к замедлению процессов разложения органического вещества почвы. Скорость эмиссии COi в дерново-подзолистых почвах, загрязненных Cdis н Cdjo, при внесении палыгорскитовых глин вырастает в 1,6 раза.

8. Сравнительная оценка эфективности агрохимических мероприятий в гехнодогиях возделывания терновых культур на основании величины выноса Cs с единицы площади показала, что наиболее эффективным приемом является применение повышенной дозы калийных удобрении и комплексного окультуривания почвы, при которых снижение величины потока с зерном (Бк/м1) составила 2,0-2,6 раза. Применение минеральных удобрений в рекомендованных дозах (N^PtoK^o) способствует увеличению выноса lí'Cs с зерном (Бк/м i ло 3.0 раза.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Свириденко Д.Г., Ратников А.Н., Белова Н.В, Влияние технологически* приемов возделывания сельскохозяйственных культур на поступление |,тСа в растения '' Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях : Труды Междунар. конфср. Москва, 24-26 апр. 2000 г. ТД. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2000 г. С.ЮЗ-106.

2. Свириденко Д. Г., Ратников А.Н., Жигарева ТЛ., Попова Г.И., Петров К.В. Влияние загрязнения почвы ТМ на микробоценоз и урожай ячменя в зависимости от удобрений //Плодородие, 2003. №3(12). С.19-20.

3. Свириденко Д.Г., Ратников А.Н., Жигарева Т.Л,, Петров К.В., Попова Г.И. Техногеи- . нов загрязнение почвенно-растнтеяьного покрова тяжелыми металлами и поведение их в системе почва-растение//Бюллетень ВИУА, 2003, № 119. С. 173-175.

4. Ратников А.Н., Жигарева ТЛ., Свириденко ДХ., Попова Г.И., Петров 1С.В. Влияние тяжелых металлов на урожай зерновых культур н биологическую активность почвы // Материалы 6-й Международной конференции «Экология человека и природа». Москва-Плес, 5-N июля 2004 г, С.20-23,

5. Свириденко Д.Г., Ратников А.Н., Жигарева ТЛ., Попова Г.И, Снмоненкова Е.Д, Действие тяжелых металлов на продуктивность зерновых культур и биологическую активность почв // Всероссийская научная конференция «Актуальные проблемы экологии и природопользования». Сб. науч. трудов. Вып. 6.4.1. М.: РУДН, 2004. С. 184-187.

6. Свириденко Д.Г., Жигарева ТЛ., Попова Г,И., Ратников А.Н., Петров К,В. Влияние тяжелых металлов и органических удобрений на урожай ячменя и ферментативную активность почвы // Материалы 2-й Международной геоэкологической конференции «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами». Тула, 29-30 октября 2004. С.190-193.

7. Ратников А,Н,, Жигарева ТЛ,, Петров К В., Свириденко ДР., Клевцова Л.Н.. Васильев А.В., Краснова Е.Г. Теоретическое и экспериментальное обоснование механизма взаимодействия различных форм тяжелых металлов, выпадающих на агробиоценозы, с почвами и оценка их токсического действия па растения // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Выпуск 7. Калуга, 2004. С. 468-474

8. Ратников А.П., Жигарева ТЛ,, Свириденко ДХ., Попова Г.И., Петров К.В. Урожай ячменя и биологическая активность почвы при загрязнении ТМ Н Плодородие, 2005, №4. С. 15-16.

9. Ратников А.Н., Петров К.В,, Попова Г.И, Жигарева ТЛ., Свириденко Л Г. Использование местных сорбентов для оздоровления экологической обстановки на радиоактивно загрязненных территориях Калужской области // Материалы научной конференции преподавателей Калужского филиала МСХА им Тимирязева 24 марта2005 г (а печати).

10. Свириденко Д.Г., Ратников А.Н., Жигарева Т.Д., Попова Г.И, Петров К.В. Влияние тяжелых металлов и органических удобрений на урожай ячменя и активность катал азы и дегидрогеназы в дерново-подзолистой почве // Всероссийская научная конференция «Современные проблемы экологии и природопользования». Матер, коиф Москва: РУДН, 2005 (в печати}

11. Ratnikov A.M., Sviridenko D.G., Zhigarcva T.L., Popova G.l, Effects of liejvy metals and organic fertilisers on a biological activity of soddy-podzolic soil and yield of bailey // Proc. from

the Int Workshop on «Current development in remediation of contaminated lands» 27-29 Oct. 2005, IUNG, Puiawy, Poland, p. 91-93.

12. Жигарева ТЛ., Алексахин P.M., Свнриленко Д.Г., Ратников А.Н., Попова Г.И., Петров К.В. Влияние природных мелиорантов и тяжелых металлов на урожай зерновых культур и микрофлору дерново-гтодзолистой почвы // Агрохимия, 2005. №11. С. 60-65,

13. Жигарева ТЛ.> Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Попова Г.И., Петров К.В., Касьяяен-ко А. А., Черных Н.А. Изучение взаимодействия Cd и Zu с почвеяно-поглощаюпшм комплексом и их действие на почвенный мнкробоценоз // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Калуга, 2005. (в печати),

14. Ратников А.Н., Свириденко ДР., Попова t .И., Жигарева ТЛ., Петров К.В., Васильев А.В., Краснова Е.Г, Оценка влияния реабилитационных мероприятий на поведение l37Cs в сельскохозяйственных экосистемах и снижение лозы внутреннего облучения населения южных районов Калужской области // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Калуга, 2005. (в печати).

Эшго № 615 от 17.02 Л 006 г. Тираж 50 эта. Объем 1 пл. 249037 Калужски обл., г Обнинск, ул. Красных эор», 26 "Печатный салон", теп: 6-838-5, многоканальный