Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ"

А'ЪёЖх

На правах рукописи

, ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

06.01.04, - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Казань - 2005

На правах рукописи

Потапов Михаил Александрович

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

06.01,04. - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Казань - 2005

РГАУ-МСХЛ имени К.А. Тимирязева

11ЧБ имени НИ. Желез> Ф .>нд научный лите^ с*

Работа выполнена на кафедре общего земледелия ФГОУ ВПО Чувашской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный

руководитель; Заслуженный деятель науки РФ и ЧР доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.И.Кузнецов

Официальные

оппоненты; Гилязов М.10„ д.с.-х.н., профессор Храмов И.Т., к. с.-х. н., с.н.с.

Ведущая

организация; ГНУ Чувашский научно - исследовательский институт сельского хозяйства

Зашита состоится 2Сдекабря 2005 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 220.035.01 при Казанской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 420011], г. Казань, учебный городок Казанской ГСХА, ФМСХ, зал заседаний. Факс: 36-66-11

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан 21 ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного сметал. "* (/

доктор биологических наук, профессор ¿елр/г В.М.Пахомова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время наметившаяся тенденция увеличения содержания тяжелых металлов (ТМ) в почвах сельхозяйственных угодий, особенно вблизи промышленно - развитых центров, вызывает особую обеспокоенность, так как многие хозяйства, расположенные в этой зоне, как правило, обеспечивают горожан многими продуктами питания, в том числе овощами и фруктами. Данное обстоятельство делает необходимым проведение мониторинга за содержанием ТМ в почвах, а на загрязненных участках - проведение агротехнических и агрохимических мероприятий по их детоксикации, Таким образом, вопросы восстановления плодородия загрязненных почв ТМ и разработки комплексных мер по их детоксикации в нынешних условиях приобретают большую агротехническую, агрохимическую и социальную значимость и становятся одними из наиболее сложных проблем arpo биоценоз а.

Многочисленные исследования, проведенные за последние десятилетия, свидетельствуют о сложном характере взаимодействия ТМ с почвенной средой, где основными критериями являются не только свойства самих металлов и по ч вен но-климатические условия, но и биологические особенности самих растений. Все это приводит к необходимости проведения специальных исследований в каждой по-ч вен но-климатической зоне, которые способствовали бы более глубокому пониманию характера взаимодействия ТМ с почвенной средой и их транслокации в системе «почва - растение», а в итоге позволили бы разрабатывать агроприемы по их детоксикации в конкретных почвах.

Цель и задачи исследований. Для Чувашской Республики проблема очищения (детоксикации) почвы от ТМ наиболее актуальна, так как ее небольшая территория насыщена многочисленными промышленными, в том числе химическими, предприятиями. Кроме этого, она имеет очень сложную и сильно рассеченную сеть автомобильных и железных дорог, которые, в свою очередь, считаются приоритетными загрязнителями окружающей среды ТМ. Отсюда, целью данной работы является выявление определения характера транслокации ТМ на серой лесной почве в системе «почва- растение» и оценка эффективности детоксикации загрязненной почвы агрохимическими приемами. Для достижения намеченной цели ставились следующие задачи:

1. Оценка динамики изменения валовых и подвижных форм ТМ в почве и их транслокации в системе «почва- растение»,

2. Выявление детоксикаиионной способности почвы, извести, трепела, минеральных удобрений и навоза по отношению ТМ.

3. Установление влияния ТМ на урожай и качество сена однолетних трав, зерна и соломы озимой ржи и клубней картофеля.

4. Оценка биоэнергетической и экономической эффективности агрохимических прием о в детоксикации звена полевого севооборота.

Положения, выноенмые на зашнту.

1. Почвенная среда, как саморегулирующаяся система, обладает определенными свойствами самоочишения, путем перевода ТМ в малоподвижные соединения. Внесение извести, трепела, навоза и повышенной дозы минеральных удобрений снижает количества подвижных форм ТМ в почве и усвоение их растениями (однолетние травы, озимая рожь, картофель)

2. 1,5 - 2,5 кратное повышение содержания подвижных форм ТМ (меди, цинка, свинца, кадмия) в почве вызывает снижение количества и качества продукции сельскохозяйственных культур.

Научная новизна. Впервые установлено влияние извести, трепела, навоза и минеральных удобрений на состояние ТМ в системе «почва-растение» в условиях серых лесных почв Чувашской Республики, продуктивность и качество сельскохозяйственных культур.

Практическая значимость работы. Выявлены уровни детоксикационной способности извести, трепела, навоза, минеральных удобрений по отношению к ТМ в пахотном горизонте серой лесной тяжелосуглинистой почвы и растениях. Определены степени влияния загрязненной почвы ТМ на урожай и качество сельскохозяйственных культур, что позволяет рекомендовать конкретные дозы удобрений и агрохимикатов при возделывании однолетних трав, озимой ржи и картофеля на загрязненной ТМ серой лесной почве.

Реализация результатов исследований. Материалы научных исследований были использованы для составления программ повышения плодородия почв Чувашской Республики на период 2003- 2005 и 2006-2010 годы.

Апробация работы. Результаты исследований доложены: на научно-практической конференции, посвященной 75-летию Госсанэпидемслужбы Чувашской Республики (1997л), на межрегиональных научно- практических конференциях в 2000,2001 гг., а также на районных агрономических конференциях Чувашской Республики в 2002,2003,2004 гадах.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ.

СОДЕРЖАН ИЕ РАБОТЫ

В первой главе, озаглавленной «Обзор литературы», приведен анализ существующих представлений о ТМ, их распространении в почвах и содержании в растениях и сельскохозяйственных продуктах, приемов детокенкацин пахотных угодий и получаемой продукции. Список литературных источников включает (58 наименований, в том числе 13 иностранных авторов. Обобщение этих материалов свидетельствует об увеличении массовых долей ТМ в почве по сравнению с прежними значениями. С-остояние почв по величине суммарного индекса загрязнения, рассчитанного по среднему содержанию элементов взоне обследования из 150 промышленно-раз витых регионов, 1 % откосится к группе чрезвычайно опасной категории загрязнения почв, 8 % - к опаской, 10 % - к умеренно опасной и 81 %- кдопустимой. Среди населенных пунктов РФ, вокруг которых отмечается повышенный уровень техногенного воздействия, г.Чебоксары находится на 16 месте.

Приведен анализ изученности приемов и эффективности, направленных на детоксикации ТМ.

Во второй главе приведены методика н условия проведения исследований, схема полевого опыта, методы изучения изменений свойств почвы, растений и продукции при загрязнении пахотного слоя водорастворимыми солями меди, цинка, свинца и кадмия к в процессе детоксикации с течением времени при использовании различных приемов агротехники.

Исследования проводились на серой лесной тяжелосуглинистой почве в СХПК «Память Ульянова» Цивнльского района Чувашской Республики в 4-х кратной повторности по схеме:

1. Ees удобрений - абсолютный контроль

2. NÓOP60K60 - контроль.

3. NPK+TM (Cu, Zn, Pb, Cd) - фон.

4. Фон + СаСО, 6 т/га.

5. Фон + навоз 60 т/га.

6. Фон + CaCQj бт/га + навоз бОт/га.

7. Фон + трепел 8,5 т/га.

8. Фон + N120PI20K120

Общая площадь каждой делянки - 6,5 м\ учетная площадь — 356 м\

В опытах использовали аммиачную селитру, гранулированный суперфосфат и хлористый калий. В качестве детоксикантов вносили известковую муку с содержанием кальция и магния в пересчете на кальций 85% в дозе 6 т/га, перепревший навоз в дозе 60 т/га и трепел АЙбесинского месторождения Алатырского района Чувашской Республики в дозе 8,5 т/га при суммарном содержании Са и Mg 35%, Трепел является сложной смесью минералов, состоящей из кальцита, цеолита, кварца, полевого шлага, глинистых минералов^ слюды и других включений. Главной составной частью трепела, определяющей его ценность, является цеолит. Природные цеолиты являются водными каркасными алюмосиликатами щелочных и щелочноземельных металлов. В каркасе имеются поры, заполненные водой, катионами щелочных и щелочноземельных металлов. В определенных условиях они способны обмениваться на другие элементы и катионы металлов, т.е. цеолиты являются адсорбентами - ионообменниками.

Для искусственного загрязнения почвы ТМ до уровня, 1,5-2,5 раза превышающего ПДК, использовали, в пересчете на чистый металл, сернокислую медь в дозе 150 мг/кг пахотного слоя почвы (30 см), сернокислый цинк - 300 мг/кг, азотнокислый свинец - 100 мг/кг и азотнокислый кадмий - 5 мг/кг. Залелку агромелиорантов, удобрений и солей ТМ проводили на глубину пахотного слоя почвы. Соли ТМ, агромелиоранты и удобрения в опыте вносились один раз, в год (1997} закладки опыта. В опьгге с 1997 по 1999 годы последовательно возделывались; однолетние травы (вика с овсом на сено), озимая рожь и картофель,

В почвенных образцах определялись следующие показатели: гумус • по Тюрину, рН - в солевой вытяжке по методике ЦИНАО, подвижный фосфор и обменный калий - по Кирсанову , гидролитическая кислотность - по Кап пену (м -экв. на 100 г почвы), валовое содержание ТМ - атом но - адсорбционном методом в кислотной вытяжке, а подвижные формы ТМ - в ацетатно - буферном растворе.

В растительных образцах испытуемых культур определялось содержакне аЛпа по методу Кельдаля, фосфора • фотометрическим ванаднево - молибденоздмде^одош калия - методом пламенной фотометрии, кальция - комплекснометрическим,.нитратов.-ионом етрическим методами. ,

В целом, закладку опыта, фенологические наблюдения, учет урожая, а также математическую обработку полученных результатов проводили согласно методике проведения полевых опытов с сельскохозяйственными культурами (Доспехов, 1985). '

Глава 3.Изменение агрохимических свойств -почвы в условиях детоксикацин ТМ

3,1. Транслокация ТМ в серой лесной почве.

Результаты анализов показали, что уровень содержания в исходной почве валовых форм меди, цинка, свинца и кадмия соответствуют допустимым нормам для геохимической ассоциации почвы со слабокислой и кислой реакцией.

Содержание валовой формы меди колебалось от 14,9 до 15,1, цинка - от 43,8 до 44,6, свинца • от 12,6 до 12.8, кадмия - от 0,58 до 0,61 мг/кг почвы (табл.1), что соответствует среднему уровню шкалы экологического нормирования, а содержание кадмия варьировалось от 0,58 до 0,61 мг/кг почвы {табл.4) и оно соответствовало высокому уровню указанной шкалы. Подвижная форма меди варьировала от 0,5 до 0,6, цинка - от 2,3 до 2,5, свинца • от 1,2 до 1,3 н кадмия - от 0,28-до 0,32 мг/кг почвы. По степени обеспеченности подвижными формами микроэлементов содержание меди соответствовало высокому, цинка - среднему уровню, содержание подвижных форм свинца соответствовало высокому, кадмия - среднему уровням.

На этом фоне внесение в почву водорастворимых солей ТМ меди, цинка, свинца н кадмия существенно повлияло на содержание валовых и подвижных форм этих элементов. Так, в год внесения ТМ содержание подвижной формы меди к концу вегетации возросло с 0,6 до 9,5 мг/кг почвы, цинка- с 2,Здо 75,3, свинца - с 1,5 до 7,6 или в 5 раз и кадмия • с 0,28 до 1,63 мг/кг почвы. В последующие годы содержание подвижных форм и ТМ заметно снизилось, при одновременном росте валовых форм, что свидетельствуют о способности почвы нейтрализовать или перевести определенное количество токсичной концентрации до безопасного уровня.

Таблица 1

Динамика валовых и подвижных. формТМ в почве, мг/кг

Варианты Содержание подвижной формы Содержание валовой формы

в начале в конце вегетации в начале в конце вегетации

опыта 1997 1998 1999 опыта 1997 1998 1999

(медь)

Без удобрений-абсолютный

Контроль ЯбОРбОКбО- 0,6 0,6 0,7 0,6 15,1 15,6 16,5 15,9

контроль 0,5 0,6 0,7 0,6 15,1 14,4 15,1 16,2

МРК+ТМ-фон 0,6 9,5 9,2 8,5 14,9 39,1 68,4 69,3

НСР„, 0,46 0,86 0,70 0,87 1,62 2,21 5,93 4,61

(цинк)

Без удобрений- абсолютный контроль 2,5 2,6 2,4 2,5 44,1 43,0 45,4 46,1

КбОРбОКбО-контроль 2,4 2,3 2,1 2,6 44,6 44,1 46,8 45,8

№К + ТМ-фон 2,3 75,3 53,0 48,3 43,8 108,8 138,1 120,2

НСРМ 0,8 1,1 1,8 1,6 2,1 1,8 2,4 1,6

(свинец)

Без удобрений- абсолкпный контроль 1.2 1,3 1,4 1,3 12,5 12,2 13,0 12,8

ЫббРбОКбО-контроль и 1,0 1,5 1,4 12,8 11,8 14,8 13,8

ЫРК + ТМ- фон 1,5 7,6 3,6 3,2 12,6 20,4 23,4 22,6

НСР,., 0,7 0,9 0,5 0,8 1,8 1,6 2,1 1,6

Без удобрений ■ абсолютный контроль 0,31 0,31 0,28 0,31 0,58 0,58 0,63 0,61

N60P60K60-контроль 0,32 0,31 0,26 0,29 0,61 0,62 0,60 0,60

NPK + ТМ- фон 0,28 1,63 1,22 1,11 0,58 1.59 1,62 1,68

НСР„ 0,12 0,11 0,18 0,18 0,26 0,32 0,41 0,22

3.2. Влияние а гром ел но рантов на содержанке в почве валовых и подвижных форм ТМ

В наших исследованиях известкование загрязненной ТМ почвы привело лишь к незначительному изменению подвижной формы меди. За время исследования ей количество снизилось с 9,5 до 6,1 мг/кг почвы., а содержание валовой формы выросло с 15,0 до 60,3 мг/кг почвы или в 4 раза (рис. 1)

Внесение в почву извести привело к существенному изменению содержания подвижной формы свинца, оно снизилось с 7,6 до 3,2, а валовое количество возросло с 31,6 до 48,3 мг/кг почвы. Известь также снизила содержание подвижной формы кадмия с 1,63 до 0,62 и увеличила его валовую форму с 1,59 до 1,68 мг/кг почвы. Трепел, как и известь, способствовал снижению количества подвижной формы меди с9,5 до 6,5 и увеличению валовой формы с 74,8 до 108,1 мг/кг почвы. Содержание подвижной формы цинка снизилось с 75,3 до 18,6 мг/кг почвы. Также уменьшилось количество подвижной формы свинца с 3,4 до 2,2 и подвижной формы кадмия с 1,63 до 0,5 мг/кг почвы.

Действие навоза оказалось неоднозначным. Так, в год внесения содержание подвижной формы меди снизилось до 4,2, а во второй год произошло его увеличение до 19,0 мг/кг почвы. Видимо, это связано с тем, что в год внесения навоз поглощает медь, и происходит угнетение находящейся в нем микрофлоры, а потом в процессе адаптации к условиям загрязнения происходит активизация их деятельности. Валовая форма меди за три года последовательно возросла с 40,3 до 76,2 мг/кг почвы. Содержание подвижной формы цинка снизилось с 75,5 до 37,1, а валовой формы выросло с 120,0 до 171,0 мг/кг почвы. По отношению к свинцу навоз действует так же, как и к цинку, т.е. снижает количество подвижной формы и увеличивает его валовую форму. Внесение навоза снизило содержание подвижной формы кадмия до 1,06 и увеличило валовую форму до 2,19 мг/кг почвы.

При совместном внесении навоза и извести проявилась картина, аналогичная внесению отдельно навоза.

Внесение двойной дозы минеральных удобрений не привело к существенным изменениям в содержании в почве подвижной и валовой форм меди и цинка. При этом

Рисунок. 1. Динамика подвижном <|юрмы ТМ s почпс Мель

Цинк

Свинец

Б начала ofhiTä

Кадмий

б ШИИЛ*

" И' "ИРОН+СаСлЗ j » -

I Щ сЕди+ц>егел |

¡-»-Фйи* 2yhFK> ^ j

- условные обозначения

снизилось содержание в почве подвижной формы свинца до 3,1 и кадмия до 1,18 мг/кг почвы,

3.3, Влияние ТМ и приемов детокснкацнн почв на основные агрохимические показатели почвы

Разовое загрязнение почвы водорастворимыми солями меди в дозе 150, цинка-300, свинца-100 и кадмия -5 мг/кг почвы, в целом, не оказывает существенного влияния на основные параметры агрохимических свойств почвы. Показатели содержания гумуса, фосфорам калия, степени насыщенности основаниями иее кислотности, существенно не изменились по сравнению с контрольными вариантами.

Известкование загрязненной ТМ почвы сместила обменную кислотность (рНка) с 5,3 до 6,0, гидролитическую кислотность снизила с 2,9 до 1,2 м-эквЛОО г почвы. При этом сумма поглощенных оснований возросла с 21,3 до 22,8 м-экв/100 г почвы, степень насыщенности почвы основаниями -с 86 до 95 %.

Трепел, содержащий до 40% СаСО} + МвО со значительным содержанием низкодисперсных цеолитов, вызвал снижение гидролитической кислотности с 2,9 до 1,6 м-экв/100 г почвы, обменной кислотности (рН) -с 5,3 до 5,8. При этом сумма поглощенных оснований возросла с 18,0 до 21,1 м-эквЛОО г почвы, степень насыщенности почвы основаниями - с 86 до 93%.

Внесение навоза к концу второго года исследования вызвало снижение обменной кислотности (рНкс1)с 5,2 до 5,5, гидролитической кислотности с 3,0до 2,7 мг-экв/100гпочвы.

Эффективность совместного внесения извести и навоза лучше всего проявилась на показателе гидролитической кислотности, которая снизилась с 2,9 до 1,1 м-экв/100 г почвы, а на других показателях их совместное влияние было таким же, как и при раздельном их внесении.

Глава 4. Влияние ТМ и приемов их детоксикацин на химический состав растений

Результаты анализов виюо • овсяной смеси показали, что внесение минеральных удобрений усиливает содержание основных элементов литания. На этом фоне внесение ТМ существенно повлияло на содержание общего азота, где его концентрация снизилась с 3,32 до 3,18 % сухого вещества, но и не повлияло на концентрацию растениями фосфора, калия и кальция.

Внесение в почву извести вызвало снижение содержания азота по сравнению с контрольным вариантом с 3,32 до 2,86 % сухого вещества, по сравнению с фоновым загрязнением - с 3,18 до 2,86 % сухого вещества и увеличило вынос кальция по сравнению с контрольным вариантом с 1,28 до 1,39% сухого вещества, по сравнению с фоновым загрязнением с 1,19 до 1,39% сухого вещества.

Внесение трепела привело к незначительному снижению содержания азота по сравнению с контрольным вариантом и увеличило содержание калия с 2,71 до 2,96 %, а по сравнению с фоновым загрязнением на 0,28 %. По сравнению с известью внесение трепела снизило содержание кальция внкоовсяной смеси.

Использование навоза в качестве детоксиканта ТМ по сравнению с известью увеличило вынос растениями азота на 0,21 % и калия на 0,22 а относительно фонового

загрязнения увеличило вынос калия на 0,06 %. Однако, по сравнению с контрольным вариантом, внесение навоза привело к снижению содержания азота в растениях на 0,25 %. Это свидетельствует о том, что на фоне загрязнения почвы ТМ внесение навоза, как и извести, снижает усвоение азота растениями.

Совместное внесение извести и навоза вызвало снижение количества азота по сравнению с контрольным вариантом с 3,32 до 3,06 % от сухого вещества и увеличило вынос калия с 2,71 до 3,10%, по сравнению с фоновым загрязнением на 0,42%, кальция на 0,17 Ул. Таким образом, при совместном внесении извести и навоза улучшается усвоение растениями калия и кальция, но из-за влияния ТМ ухудшается азотное питание.

Анализируя полученные данные, приходим к выводу о том, что внесение минеральных удобрений улучшает питание растений, однако ТМ достоверно не ухудшают азотное питание растений. На этом фоне отдельные приемы детоксикаши ТМ (раздельное использование извести) приводят к снижению содержания этого элемента питания.

Результаты анализов показали, что внесение извести снизило количество меди, цинка и свиниа в надземной части вико • овсяной смеси и увеличило в корневой системе, но не препятствовало поступлению кадмия как в корневую систему, так и в надземную часть. Аналогично действовал и трепел. Внесение навоза увеличило содержание ТМ в корневой системе и уменьшило их содержание в надземной части растений. Приемы детоксикашш ТМ улучшаютзащиткые свойства растений, блокируя поступление меди, цинка, свинца, но оказывают слабое влияние на поступление кадмия в надземную часть растений.

Применяемые в качестве детоксикантов агро мелиоранты обладали существенным эффектом последействия, снижая содержание в зерне и соломе озимой ржи меди, цинка, свинца, однако, из - за высокой мобильности кадмия они не полностью блокировали его поступление в растения.

Последействие извести способствовало увеличению меди в корневой системе картофеля на 14 Ус, кадмия на 26 %, снизило содержание в ботве всехТМ, а в клубнях • цинка на 18 %. Действие трепела оказалось более эффективным, оно уменьшило содержание кадмия в клубнях на 28 %,

Расчеты корреляционной зависимости между валовыми количествами ТМ в почве и их содержаниям в корнях, стеблях, зерне и клубнях показали отсутствие связи между этими признаками, т.к. коэффициенты корреляции между ними не превышали 0,1,

Наиболее высокий коэффициент корреляции зафиксирован между количеством подвижной формы кадмия в почве и содержанием этого элемента в клубнях картофеля -+0,46, что свидетельствует о тесной связи этих показателей.

Глава 5- Влияние приемов детоксикации ТМ на урожайность с/х культур Из всех исследуемых в качестве детоксикантовТМ только минеральные удобрения, внесенные в двойной дозе, положительно повлияли на продуктивность вико - овсяной смеси (табл.2)

Таблица2

Влияние ТМ и приемов нх детоксикации на урожайность с/х культур ' ( вико - овсяная смесь)

Варианты Урожайность

ц/га * ц/га

Без удобрений - абслк/гный контроль 98,9 -12,4

ЫбОРбОКбО - контроль 1)1,3 5(

ЫРК +ТМ - фон 115,6 +4,3

Фон + СаСО, 6 т/га 106,7 46

Фом + навоз 60 т/га 93,3 -18,0

Фон + СаСО} 6 т/га ч-навоз 60 т/га 105,6 -5,7

Фон + трепел 8,5 т/га 93,8 -17,5

Фон + 2(ИРК) 125,2 + 13,9

нср' 3,8

А?

(озимая рожь)

Варианты Зер но Солома

ц/га 'ц/га ц/га * ц/га

Без удобрений - абсолютный контроль 16,4 •4,1 45,9 -6.4

ШОРбОКбО - контроль 20,5 52,1

№К +ТМ - фон 16,8 -3,7 45,3 -6,8

Фон + СаСО} 6 т/га 16,9 -3,6 41,4 -10,7

Фон + навоз 60 т/га 19,7 -0,8 48,7 -3,4

Фон + СаСОэ б т/га +навоз 60 т/га 18,4 -2,1 45,5 -6,6

Фон + трепел 8,5 т/га 16,1 -4,4 35,3 -16,8

Фон + 2(ЫРК) 19,7 -0,8 48,5 -3,6

НСР „ 1.3 3,2

(картофель)

Варианты Всего

т/га ±

Без удобрений - абсолютный контроль 6,39 483

ЫбОРбОКбО- контроль 11,21 51

ЫРК +ТМ - фон 6,39 -4,83

Фон + СаС03 6 т/га 8,33 -2,89

Фон + навоз 60 т/га 9,35 -1,87

Фон+ СаС036 т/га+навоз 60 т/га 10,22 -1,00

Фон+трепел 8,5 т/га 7,41 -3,81

Фон + 2(ЫРК) 8,84 -2,36

НСР« 0,58

Внесение из вести в качестве детоксикантаТМ, по сравнению с фоновым загрязнением привело к снижению урожайности вико-овеяной смеси на 3,9 и/га, а относительно контроля -на 4,6 ц/га.

Внесение трепела привело к снижению урожайности по сравнению с фоновым загрязнением на21,4 ц/га, а относительно контроля - на 17,5 ц/га.

Совместное внесение извести и навоза несколько ослабило негативное влияние ТМ, урожайность возросла с 93,3 до 105,6 ц/га.

Исследования показали, что толы«) внесение органических и минеральных удобрений может нейтрализовать отрицательное влияние ТМ на урожайность озимой ржи.

Учеты урожая картофеля показали, что не только ТМ, но и минеральные удобрения обладают длительным последействием. Внесение минеральных удобрений пса однолетние травы в дозе по 120 кг/га в д.в. КРК в третьем году увеличило урожайность картофеля по сравнению с контролем с 6,39 до И ,22 т/га.

Глава 6. Влиянне приемов дето кепка цин ТМ на качества с/к продукции

При возделывании сельскохозяйственных культур необходимо уделять внимание не только на величину урожая, но на каячество получаемой продукции.

Результаты исследований показывают, что внесение минеральных удобрений улучшило качество вико - овсяной смеси. По сравнению с абсолютным контролем внесение минеральных удобрений в дозе КбОРбОКбО увеличило содержание сухого вещества с 70,7 до 72,4 %, содержание протеина увеличилось на 1,3 %, а каротина - на 8,6 %,

На этом фоне загрязнение почвы ТМ вызвало снижение содержания сухого вещества на 2,2 % и каротина - на 2,2 %.

Использование извести в качестве детоксиканта не повлияло на содержание сухого вещества, но снизило содержание протеина на 1,3 % и каротина- на 4,8%. Трепел, как и известь, не повлиял на содержание сухого вещества.

Внесение извести с цельюдетоксикацииТМ незначительно повлияло на содержание сырого протеина в зерне озимой ржи и не оказало воздействие на содержание сухого вещества. Навоз в отличие от извести вызвал небольшое снижение содержания сухого вещества и, как и известь, положительно подействовал на содержание сырого протеина.

Совместное внесение извести и навоза благоприятно повлияло на содержание сырого протеина: но сравнению с фоновым загрязнением в этом варианте его содержание в зерне увеличилось на 1,1 % и в соломе - на 1,0 %.

По сравнению с фоновым загрязнением, внесение трепела снизило содержание сухого вещества и сырого протеина в зерне. Относительно извести содержание сухого вещества в зерне и соломе снизилось на 0,7%, сырого протеина - на 0,8 - 1,3%. При внесении повышенной дозы минеральных удобрений, по сравнению с контролем, содержание сырого протеина в зерне увеличилось на 1,1 ив соломе - 0,6%.

ТМ обладают последействием. Их негативное влиянне проявилось и в третьем году исследования, они снизили содержание в клубнях картофеля сухого вещества и крахмала. Приемы детоксикации ТМ - внесение извести, трепела и навоза - не смогли полностью нейтрализовать влияние ТМ на качество клубней, только внесение двойной дозы минеральных удобрений улучшило их качество.

Глава 7, Биоэнергетическая н экономическая оценка продуктивности эвена

полевого севооборота.

Загрязнение почвы ТМ приводит к снижению показателей энергии в урожае, энергетического баланса при возделывании культур, коэффициента энергетической эффективности,

В нашем опыте наименьшие затраты совокупной энергии при возделывании однолетних трав отмечались в варианте без использования приемов детоксикацинТМ и удобрений.

Все приемы детоксикации, а также применения туше приводили к значительному возрастанию этих затрат. Наиболее высокие затраты энергии были зафиксированы в вариантах с раздельным внесением навоза и совместным применением его с известью.

Вследствие того, что в опыте исследовалось последействие приемов дегоксикацни ТМ, на культуре озимой ржи совокупные затраты энергии на единицу площади оказались более низкими. Самый низкий положительный энергетический баланс отмечался в варианте абсолютного контроля.

Наименьшие значения энергетического баланса н коэффициента энергетической эффективности при возделывании картофеля отмечены з вариантах абсолютного контроля и загрязнения почвы ТМ на фоне Г460Р60К60.

Применение детоксикантов ТМ снижает себестоимость единицы продукции, показатели условного чистого дохода, получаемого с 1 га посевов сельскохозяйственных культур, уровня рентабельности.

ВЫВОДЫ

1. Искусственное загрязнение пахотного слоя серой лесной тяжело суглинистой почвы водорастворимыми солями меди цинка, свинца и кадмия в дозах, трехкратно превышающих у ровни ПДК, не вызвало существенных изменений в содержании гумуса, подвижного фосфора, обменного калия, обменной и гидролитической кислотности, суммы поглощенных оснований и степени насыщенности основаниями.

2. При загрязнении почвы водорастворимыми солями тяжелых металлов а указанных дозах происходило значительное увеличение содержания ихвЗО-сантиметровом слое: меди подвижного с 0,6 до 9,5, валового - с 14,9 до 39,1 мг/кг почвы, цинка соответственно с 2,3 до 75,3 и с 43,8 до 108,8, свинца с 1,5 до 7,6 и с 12,6 до 20,4, кадмия С 0,28 ДО 1,63 и с 0,58 до 1,59 мг/кг.

3. Внесение извести в дозе 6 т/га, повышенной нормы минеральных удобрений (Ш20Р120К120) способствовало снижению содержания впочве подвижных форм меди:-от 1,9 до 3,3 раз, цинка • от 1,8 до 3,9, свинца • от 1,3 до 2,6 и кадмия - от 1,3 до 2,5 раз.Максимальное скижениедонценграши меди и цинка наблюдалось от трепела, свинца • от повышенной нормы >№К, кадмия - от навоза,

4.3атригсшв результате самоочищения почвы произошло снижение содержания подвижной формы меди с 9,5 до 8,5, цинка - 75,3 до 48,3, свинца - 7,6 до 3,2,кадмия • с 1,63 до 1,11 мг на 1 кг почвы.

5, Внесение извести, трепела, навоза и повышенной нормы полного минерального удобрения способствовало блокированию усвоения тяжелых металлов растениями однолетних трав, озимой ржи и картофеля.

6. Загрязнение почвы тяжелыми металлами в первый год вызвало увеличение содержания сухих веществ и каротина в вико-овсяной смеси. Видимо, это связано с тем.

что в год внесения из-за малых атмосферных осадков соли полностью не успели раствориться и трансформироваться по всему пахотному слою почвы, а медь и цинк положительно подействовали на формирование урожая вико-овсяной смеси. Впоследствии ТМ вызвали снижение содержании« крахмала и сухих веществ а клбнях картофеля, но не оказывали заметного влияния на белковость зерна озимой ржи.

7. На участках, загрязненных солями тятаеяых металлов, происходило увеличение энергетических и экономических затрат на единицу площади и продукцию, снижение количества полученной энергии и стоимости продукции, уровня рентабельности производства. На загрязненных участках, по сравнению с котролем, себестоимость 1 ц зерна озимой ржн увеличилась с 58 до 71, клубней картофеля - с 73 до 127 рублей,

уровень рентабельности производства снизился соответственно с 106 до 69 и с 175 до 57 %.

8. Детоксикация загрязненных ТМ (медь,цинк, свинец, кадмий) серых лесных тяжелосуглинистых почв навозом,известью, трепелом и минеральными удобрениями не привадит к полному блокированию поступления цинка и кадмия в растения ей ко-овсяной смен, свинца и кадмия в зерно озимой ржи, пинка и кадмия в клубни картофеля до безопасного уровня для жизни и здоровья человека.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

С целью снижения содержания подвижных форм тяжелых металлов меди, цинка, свинца и кадмия в загрязненных ими серых лесных тяжело суглинистых почвах и блокирования усвоения их растениями однолетних трав, озимой ржи и картофеля применять известь с нормой 1,5 гидролитической кислотности, трепел из расчета 8,5 т, навоз в количестве 60 т, повышенные дозы полного минерального удобрения -N120P120K12C кг нага.

СПИСОК

работ, опубликованных по теме диссертации

1. Потапов М.А. Поступление тяжелых металлов из почвы в растения.// Материалы научно-практической конференции, посвященной 75-летию Россанэпидемслужбы России. -Чебоксары: 1997.-С.60-61.

2, Потапов М.А., Васильев Г.А., Кузнецов А.И., Мути кое В.М, Транслокация свинца и кадмия в системе почва • растения. // Плодородие почвы - основа высокоэффективного земледелия. Материалы межрегиональной научно • практической конференции, посвященной 100- летию со дня рождения профессора С, И. Андреева. -Чебоксары; 2000. - С.70 - 72.

3. Кузнецов А.И., Потапов М.А., Васильев Г. А. Транслокация тяжелых металлов в системе почва - растения. // Известия Национальной академии наук и искусств Чувашской Республики, № 5, - Чебоксары : 2000. - С. 18 - 24,

4. Потапов М.А., Кузнецов А.И., Васильев Г.А. Самоочищающая способность почвы в условиях её загрязненности тяжелыми металлами // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. - Мосоловские чтения, вып. VII.- Йшкар - Ола, 2005. -С. 100-1002.

5. Потапов М.А., Кузнецов А.И., Васильев Г.А. Влияние приемов детоксикацин тяжелых металлов на основные агрохимнсеские показатели плодородия почвы. // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. - Мосоловские чтения, вып. VII.- йшкар - Ола, 2005,-С.97 - 100.

Отпечатано в ГУП ЧР «Цивильскнй издательский дом» 2005 г. Заказ № 3100. Тираж 120 экз. Усл. п. л. 1.