Содержание к диссертации
Введение
Глава I Обзор литературы 7
1. Торфяные почвы и их свойства 7
2. Калийное состояние почвы и основные формы его аккумуляции 14
3. Геохимические особенности тяжелых металлов 23
4. Источники поступления тяжелых металлов 30
5. Трансформация соединений тяжелых металлов в почве 36
6. Транслокация тяжелых металлов из почвы в растения 51
7. Биохимическая роль тяжелых металлов 63
8. Нормирование содержания тяжелых металлов в почве и растениях и мероприятия по снижению их токсичности 73
Глава II Объекты и методы исследований 84
1. Биологические особенности овса 84
2. Вегетационный опыт. Распределение ТМ в системе торфяная низинная почва - растение в зависимости от степени загрязнения почв разной зольности 86
2.1 Характеристика почвы 87
2.2 Методика проведения опыта 89
3. Вегетационный опыт. Взаимодействие ТМ и калия в системе торфяная низинная почва - растение 91
3.1 Методика проведения опыта 91
4. Вегетационный опыт. Влияние калия на накопление тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами 93
4.1 Характеристика почвы 93
4.2 Методика проведения опыта 95
5. Методы исследований 97
Глава III Результаты исследований 99
1. Вегетационный опыт. Распределение ТМ в системе торфяная низинная почва - растение в зависимости от степени загрязнения торфяной низинной почвы различной зольности 99
1.1 Биометрические показатели растений овса 99
1.2 Накопление азота, фосфора и калия растениями овса на фоне возрастающих концентраций ТМ 106
1.3 Накопление ТМ растениями овса из торфяной низинной почвы 121
1.4 Изменение реакции почвенной среды при возрастании концентраций тяжелых металлов 130
2. Поведение тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni в системе: торфяная низинная почва - растение на фоне возрастающих доз калийных удобрений 132
2.1 Биомасса овса сорта «Астор» на фоне различных концентраций ТМ и возрастающих доз калийных удобрений в торфяной низинной почве 132
2.2 Накопление тяжелых металлов и калия овсом из торфяной низинной почвы при возрастающих дозах калийных удобрений 137
2.3 Влияние концентраций К на кислотность почвы, загрязненной ТМ 149
2.4 Влияние ТМ на накопление азота и фосфора растениями овса из торфяной низинной почвы 151
3. Вегетационный опыт. Влияние калия на накопление тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами 154
3.1 Биометрические показатели овса 155
3.2 Накопление тяжелых металлов и калия растениями овса 159
3.3. Влияние ТМ на накопление азота и фосфора растениями овса из различных по агрохимическим характеристикам торфяных низинных почв на фоне возрастающих доз калийных удобрений 174
Выводы 177
Список используемой литературы 179
Приложения
- Калийное состояние почвы и основные формы его аккумуляции
- Вегетационный опыт. Влияние калия на накопление тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами
- Поведение тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni в системе: торфяная низинная почва - растение на фоне возрастающих доз калийных удобрений
- Вегетационный опыт. Влияние калия на накопление тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами
Введение к работе
Актуальность исследований. В условиях крайне напряженной экологической ситуации, складывающейся во многих регионах мира, геохимические циклы тяжелых металлов в биосфере определяются не столько естественным перераспределением, сколько антропогенной деятельностью [126]. Неоднократно отмечалось, что промышленная деятельность человека по масштабу перемещения химических элементов соизмерима с факторами геологического и геохимического порядка [116]. Проблема загрязнения природной среды металлами усугубляется по мере урбанизации и индустриализации страны. Наиболее вероятными загрязнителями окружающей среды являются Cd, Zn, Си, Ni, так как эти металлы широко используются в промышленности. В России выявлено 326 тыс. га почв, загрязненных Zn, 184 - Cd и Си -1416 тыс. га [45].
Установлено, что влияние химизации окружающей среды на растения, животных и человека осуществляется посредством пищевых цепей, которые объединяют в единую систему миграции растительный и животный мир конкретных сообществ [58, 59]. Наибольшую опасность ТМ представляют для человека, находящегося на вершине цепи питания, где он может получать продукты, концентрация токсикантов в которых в 100-10000 раз более высокая, чем в почвах [125].
Таким образом, изучение загрязнения биосферы тяжелыми металлами (ТМ) одна из важных проблем современной агроэкологии. Загрязнение почв ТМ относится к необратимым видам деградации, поэтому актуальность данной проблемы у большинства специалистов не вызывает сомнений. Практически невозможно уменьшить валовое содержание тяжелых металлов в загрязненных почвах, но можно значительно снизить их подвижность и сделать менее доступными для растений [45].
Изучению поведения ТМ в почвах было посвящено значительное количество научных исследований [2, 16, 35, 45, 46, 48, 49, 61, 77, 102, 114,
5 115, 122, 123, 125, 126, 128, 133, 154, 167]. Однако до сих пор остается
открытым вопрос нормирования их содержания в органогенных почвах,
наиболее ярким представителем которых, с точки зрения растениеводства,
являются интразональные торфяные низинные почвы. Высокий уровень
потенциального плодородия способствует широкому их использованию в
тепличном хозяйстве и в полеводстве. В настоящий период их значение в с-
х. производстве заметно возрастает при изготовлении компостов и
удобрений.
Площадь торфяных почв на территории России довольно значительна и составляет 56641,3 тыс. га, из них 8898,2 тыс. га расположены в Северо-Западном Федеральном Округе, в состав которого входит Ленинградская область [39].
Познание механизмов распределения ТМ в системе торфяная почва -растение позволит правильно оценивать вероятность их накопления в с/х продукции, разработать эффективные методики снижения их подвижности в органогенных почвах.
Цель и задачи исследований. Изучение закономерностей распределения кадмия, цинка, меди и никеля в системе торфяная низинная почва - растение.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
определить параметры распределения Cd, Zn, Си, Ni в системе почва -растение в зависимости от степени загрязнения почвы поллютантами;
выявить зависимость подвижности ТМ в системе почва - растение от основных физико-химических показателей торфяной низинной почвы;
изучить влияние калия на процессы накопления ТМ овсом из почвы;
- оценить влияние загрязнения торфяной низинной почвы ТМ на
биометрические и биохимические показатели овса.
Научная новизна. Проведен сравнительный анализ физико-химических параметров торфяной низинной почвы и параметров накопления Cd, Zn, Си,
Ni растениями овса. Выявлена зависимость показателей накопления ТМ растениями от зольности почвы, состава зольных элементов, содержания в почве калия. Идентифицированы основные соединения поллютантов в торфяной низинной почве, снижающие их подвижность.
Практическая значимость. Представленная научная работа дает информацию о физико-химических факторах, способствующих изменению подвижности ТМ в системе торфяная низинная почва - растение. Результаты исследований могут быть использованы как основа для прогнозирования накопления ТМ зерновыми культурами, а также для разработки методов снижения накопления токсикантов в пищевых цепях агроценоза в случае использования в производстве загрязненных органогенных почв. Определено влияние загрязнения почвы ТМ на биохимический состав овса.
Основные положения, выносимые на защиту:
- распределение Cd, Zn, Си, Ni в системе торфяная низинная почва -
растение зависит от степени загрязнения почвы экотоксикантами и ее
физико-химических параметров;
- содержание калия в торфяной низинной почве может играть
существенную роль в процессах накопления Cd, Zn, Си, Ni растениями овса;
- тяжелые металлы оказывают значительное воздействие на накопление
макроэлементов (NPK) овсом из торфяной низинной почвы.
Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены и доложены на ежегодной научно-практической конференции профессорского-преподавательского состава СПбГАУ (Санкт-Петербург, Пушкин 2005, 2006); международных научно-практических конференциях: «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, ПГСХА, 2005), «Агроэкология и научно-технический прогресс» (Санкт-Петербург, Пушкин, 2005), межвузовской конференции молодых ученых: «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург: 2006), на международном симпозиуме: «Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза» (Казань: Медок, 2006).
7 Публикации. По результатам диссертационных исследований
опубликовано 10 работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав,
выводов и приложений. Диссертация изложена на 193 страницах
машинописного текста, содержит 53 таблицы, 21 рисунок. Список
использованной литературы включает 167 наименований отечественных и
38 зарубежных авторов.
Научно - исследовательская работа выполнена в ФГОУ ВПО «Санкт -
Петербургский государственный аграрный университет».
Калийное состояние почвы и основные формы его аккумуляции
Калий (К)- химический элемент I группы периодической системы Д.И. Менделеева с порядковым номером 19 и атомной массой 39,098. Природный калий - это смесь изотопов, % (мае):29К 93,08,40К 0,0119 и 41К 6,76 [122, 128]. Калий - один из основных компонентов земной коры. Валовое содержание К в литосфере составляет 2,50 %. В процессе выветривания, из-за потерь, средняя концентрация его в почве ниже, чем в литосфере. В почве содержится 1 - 3 % калия. Он, главным образом, находится в минеральной части почвы, в органической - его очень мало. К содержится в кристаллических решетках первичных и вторичных минералов, коллоидных частицах, растительных остатках в плазме микроорганизмов, грибах и почвенном растворе в виде минеральных солей. Общее содержание калия в почве зависит от ее минералогического состава, от того, в какой степени в ней представлены калиисодержащие минералы группы полевых шпатов и слюд с количеством К20, достигающим 10-12 %, и продукты их выветривания - так называемые вторичные минералы - иллиты, вермикулиты, мектиты, каолинит, а также смешаннослойные образования типа смектит-иллит, смектит-вермикулит, хлорит-смектит и другие. Общее содержание калия в черноземных, дерново-подзолистых, суглинистых почвах и сероземах колеблется от 1,5 до 2,5 % к весу почвы. Значительно беднее К песчаные почвы и красноземы (1,0 - 0,7 %) и особенно торфяники (около 0,03 %) [33]. Торфяные почвы заболоченных лугов крайне бедны калием и содержат его только 0,03 -0,1 %, или около 300 кг на 1 га окиси калия, тогда как в минеральных почвах валового К около 60 000 кг на 1 га.
Поэтому низинные торфянистые почвы, прежде всего, нуждаются в калийных удобрениях
[98, 129]. Подобно натрию, калий широко распространен в природе и не встречается в свободном состоянии из-за высокой активности. Катион калия энергично поглощается отрицательно заряженными коллоидами и прочно удерживается в адсорбированном состоянии. Поглощенный калий в глинах со временем переходит в "необменное состояние", занимая определенное место в структуре глинистых минералов, главным образом гидрослюд. Их общая формула: [K,(H3O)]Al2(OH)2[AlSi3O10] [128]. А.Л. Маслова, Д.Н. Прянишников [98] по отношению к растворителям соединения калия почвы разделяли на следующие фракции: 1) водорастворимый калий, содержание его от обменного 10-25 %; 2) обменный (или поглощенный) - 5 - 25 % от кислоторастворимого; 3) калий, входящий в состав безводных силикатов и не вытесняемый раствором нейтральной соли, находится преимущественно в составе минералов - 2 -15 % от валового. В настоящее время считается установленным, что после вытеснения из почв обменного калия нейтральной солью или слабой кислотой в них снова обнаруживается заметное количество обменного калия. Это явление было обнаружено еще К.К. Гедройцем, а также И.И. Гунаром, Д.В. Федоровским и другими исследователями [128]. Степень обеспеченности почв калием для питания растений выражают содержанием подвижной его формы [128]. Калий почвы представлен: 1) калием почвенного раствора; 2) обменным калием; 3) труднообмениваемым калием и 4) калием почвенных минералов. Если равновесие, существующее между этими формами К, нарушено путем удаления или внесения его, ионы калия заново перераспределяются между ними. Однако скорость установления равновесия может быть неодинаковой. Предполагается, что макроэлемент в почвенном растворе существует в виде К+, поскольку образует незначительное количество ионных пар или растворимых органических координационных комплексов. В целинных торфяных почвах наибольшее количество калия содержится в самом верхнем слое, что является следствием ярко выраженной биологической его аккумуляции. Валовые запасы К в метровой толще торфяных почв очень низкие - от 180 кг/га в верховых почвах, до 1200 - 1500 кг/га в низинных [41]. Соотношение разных форм соединений калия в почвах хорошо иллюстрируется схемой Н.И. Горбунова, где дается распределение элемента по различным видам почвенных резервов [25, 26]. Валовое содержание
Горбунов Н.И. называет общим резервом, который включает непосредственный, ближний и потенциальный резервы. Количество элемента, извлекаемое из почвы принятыми в агрохимии вытяжками, называется непосредственным резервом. В него входят катионы растворимых солей и обменные катионы. Содержание элемента в илистой фракции почв составляет его ближайший резерв. Это преимущественно катионы межслоевых позиций минералов с разбухающей или стабильной решеткой. Элементы потенциального резерва представлены преимущественно кислыми плагиоклазами и полевыми шпатами, которые входят во фракцию механических элементов размером более 0,001 мм. В минеральных почвах на потенциальный резерв приходится 98 % общего резерва [85]. В торфяных почвах минералы группы алюмосиликатов практически отсутствуют, поэтому здесь К находится преимущественно в водорастворимой и обменной форме, то есть в непосредственном резерве. Фиксированный К ближнего резерва может существовать только в заиленных торфяных почвах, имеющих глинистые минералы. Выявлен следующий порядок минералов по степени закрепления калия: микроклин нефелин гранит мусковит биотит [41, 65,98]. Главным регулятором соотношения форм калия в торфяных почвах является режим влажности почвы. При иссушении верхнего слоя этих почв
Вегетационный опыт. Влияние калия на накопление тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами
Опыт был заложен весной 2005 года. Цель опыта - выявить влияние различных доз калийных удобрений на поведение тяжелых металлов в торфяных низинных почвах различных, по физико-химическим свойствам, а также на накопление ТМ растениями овса из этих почв. В качестве объектов исследования мы использовали торфяные низинные почвы, различающиеся по своим свойствам (табл. 11): - опытно-болотной станции (ОБС) «Минская», республики Белоруссия; - опытно-мелиоративной станции (ОМС) «Новгородская», Новгородской области; - опытного поля (ОП) «Тоома», республики Эстония. Исследуемые почвы богаты общим азотом. Почвы «Минская» ОБС и опытного поля «Тоома» характеризуются высокой степенью разложения. Почва «Новгородская» ОМС относится к среднеразложившейся. Почвы различаются по зольности. Почва «Минская» ОБС содержит много зольных элементов - 17,7 % и относится к высокозольной, в почвах «Новгородская» ОМС и опытного поля «Тоома» торф нормальнозольный [40]. По обменной кислотности почва «Минская» ОБС близкая к нейтральной, ОП «Тоома» слабокислая, а почва «Новгородская» ОМС - кислая. По степени насыщенности основаниями и по содержанию подвижных соединений фосфора изучаемые почвы высокоплодородны, однако по содержанию калия характеризуются как почвы низкого плодородия. По содержанию валовых соединений калия наиболее бедной является почва ОП «Тоома», а наиболее богатой - почва ОБС «Минская». Выбранные нами почвы неоднородны по зольному составу (табл. 12). Зольный состав почв ОМС «Новгородская» и ОБС «Минская» обусловлен более высоким содержанием кремнезема (в 3,4 - 2,6 раза соответственно), чем состав почвы ОП «Тоома».
Содержание полуторных окислов в этих почвах также больше (Fe203 + А120з), чем в почве ОП «Тоома» в 2,7 - 2,0 раза соответственно. Почва ОП «Тоома» отличается наиболее высоким содержанием щелочноземельных металлов, почва ОМС «Новгородская» - самым низким их содержанием. Содержание магния в золе почв «Минская» ОБС и ОП «Тоома» практически одинаковое, тогда, как зола почвы ОМС «Новгородская» содержит магния ниже в 7 раз. Содержание калия низкое во всех рассматриваемых почвах. Зола почв практически не отличается по содержанию фосфора. Нами было определено фоновое содержание тяжелых металлов в изучаемых почвах (табл. 13). Подвижность металлов первой группы токсичности - кадмия и цинка намного выше во всех почвах, чем металлов второй группы - меди и никеля. На торфяных низинных почвах, загрязненных ТМ был заложен опыт, состоящий из пяти вариантов, различающихся по концентрации калия в почве. Подготовка эксперимента состояла в следующем. Воздушно-сухую почву, предварительно просеянную через сито диаметром 1мм, делили на четыре равные части, для каждой почвы. На аналитических весах взвешивали навески соли тяжелых металлов с дальнейшим растворением их в дистиллированной воде. В опыте мы использовали хорошо растворимые соли тяжелых металлов 3CdS04x8H20, ZnS04x7H20, CuS04x5H20, NiCl2x6H20. Растворами солей увлажняли почву согласно схеме опыта (табл. 14). После увлажнения почву тщательно перемешивали. Через семь дней почву раскладывали по сосудам. Емкость сосудов 250 мл, а масса почвы в сосуде в среднем составила: «Минская» ОБС - 185 г, «Новгородская» ОМС - 140 г, ОП «Тоома» - 145 г. Повторность опыта трехкратная.
На аналитических весах взвешивали навески минеральных удобрений. Аммиачную селитру и суперфосфат простой вносили в дозе 100 мг д. в./ кг почвы. Калий сернокислый в дозах 200, 400, 600 и 800 мг д. в./кг почвы (табл. 14). После внесения минеральных удобрений почва в сосудах тщательно перемешивали. Далее почву в сосудах компостировали в течение трех месяцев с поддержанием влажности 70 %. По истечении срока компостирования мы отбирали почвенные образцы для определения подвижных соединений тяжелых металлов, фосфора, калия и рН водной вытяжки. Из каждого сосуда отбирали по 10 г почвы и объединяли повторности в одну общую пробу. Пробу перемешивали. После отбора проб высевали семена овса сорта «Астор», по пять штук в сосуд. Семена предварительно проращивали на фильтровальной бумаге. Во время вегетации растений влажность почвы поддерживали на уровне 70 %. Растения срезали на пятидесятый день, измеряли высоту, высушивали и взвешивали. Далее растения измельчали на электрической мельнице, повторности объединяли в одну общую пробу. Почвенные образцы высушивали, просеивали на сите с диаметром ячеек 1мм. 5. Методы исследований. В почвенных образцах были выполнены следующие определения: 1. рН водной и солевой вытяжек (ГОСТ 26483-85) - потенциометрически; 2. зольность торфа (ГОСТ 11306-65) - в муфельной печи; 3. степень разложения торфа (ГОСТ 28245-89) - под микроскопом; 4. гидролитическая кислотность (ГОСТ 26212-91) - по методу Каппена; 5. сумма поглощенных оснований (ГОСТ 26487-85) - по Каппену-Гильковицу); 6. степень насыщенности торфа основаниями (расчетным методом); 7. общий азот в почве - по методу Кьельдаля [95]; 8. валовое содержание Р205 - мокрое озоление по методу Гинзбург (H2SO4 + НС10410:1) [88] с дальнейшим фотоколориметрированием [95]; 9. подвижные формы Р205 (ГОСТ 26207-91) - методом фотоколориметрии по Кирсанову; 10. валовое содержание К20 - мокрое озоление по методу Гинзбург с дальнейшей пламенной фотометрией [95];
Поведение тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni в системе: торфяная низинная почва - растение на фоне возрастающих доз калийных удобрений
Изменения содержания ТМ в почве характеризуют устойчивые изменения в свойствах почв и являются необходимым контролируемым параметром. Сохранить почву в нативном состоянии в современных условиях практически невозможно, т.к. вся поверхность земного шара в той или иной мере подвержена техногенному воздействию [31, 102]. Поставленный нами опыт позволил выявить влияние калийных удобрений на распределение тяжелых металлов в системе торфяная низинная почва - растение. При увеличении дозы калийных удобрений концентрация в почве кислоторастворимых (1н HNCb) и подвижных (ААБ) соединений всех исследуемых ТМ возрастала (табл. 35). Наблюдалась средняя и тесная связь между содержанием калия в почве (валовым и подвижным) и концентрацией соединений ТМ в почве (подвижных и кислоторастворимых) (приложение 4). Калий - ион с высокой способностью к ионообмену. С увеличением концентрации калия в почве усиливается конкуренция между ним и тяжелым металлом за места сорбции на поверхности твердой фазы почвы. При повышении дозы калия до 600 мг/кг подвижность кадмия возрастала в 1,6 и 1,3 Причем в вариантах с большим загрязнением почвы ТМ подвижность их увеличивалась в меньшей степени при повышении доз калийных удобрений, чем в вариантах с меньшим загрязнением. Вероятно, при увеличении концентрации ТМ снижалась эффективность калия в процессах их взаимодействия на поверхности твердой фазы почвы, и увеличивалась эффективность воздействия ТМ на калий. Это подтверждается также зафиксированным увеличением степени подвижности К в торфяной почве при возрастании в ней ТМ (табл. 36). Определение концентрации ТМ в надземных органах растений показало, что при повышении дозы калийных удобрений в почве, концентрация ТМ в растениях, в общем, увеличивается (табл. 35).
Накопление ТМ растениями овса больше коррелирует с величиной кислоторастворимой, чем подвижной фракции ТМ в почве. Однако в диапазоне концентраций калия в почве от фоновых до 200 мг/кг наблюдается снижение концентраций всех исследуемых тяжелых металлов в = растениях овса. Вероятно, это связано с конкуренцией ТМ и К за места сорбции, но уже на поверхности корня растения. Калий в этом процессе имеет преимущества перед токсикантами, что выражается в устойчивом снижении К.Н. ТМ в ; варианте К2оо (рис. 14). При дальнейшем повышении концентраций калия в почве от 200 до 600мг/кг, концентрация подвижных соединений ТМ в почве и содержание токсикантов в растениях увеличивается. При этом снижение конкуренции между ТМ и К может быть связано с изменением структуры самой почвы под действием возрастающих концентраций катионов металлов. Возможно, в определенном интервале концентраций калия в почве происходит пространственная трансформация органических макромолекул твердой фазы торфяной почвы, в результате которой увеличивается обменная емкость почвенно-поглощающего комплекса за счет нарушения водородных связей [44]. В результате чего в макромолекулах высвобождаются способные к ионному обмену группы - СООН, = NH и - ОН. Калий сорбируется на поверхности твердой фазы почвы, в результате этого концентрация его подвижных соединений уменьшается, и снижается интенсивность конкуренции между К и ТМ за места сорбции на поверхности корня. Результатом этого является увеличение накопления ТМ в растениях и снижение накопления калия. По влиянию К на подвижность ТМ можно составить следующий ряд:
Концентрация калия в растениях увеличивалась пропорционально повышению доз калийных удобрений, внесенных в торфяную низинную почву. В вариантах с меньшим загрязнением почвы тяжелым металлом этот параметр, а также К.Н. калия, были несколько выше, чем в вариантах, где почва была больше загрязнена поллютантами. По-видимому, ТМ препятствуют накоплению калия. К.Н. всех исследуемых тяжелых металлов в диапазоне концентраций калия с 75,6 до 95,6 мг/100 г снижались, за исключением К.Н. меди, которые не изменялись. В этом же диапазоне К.Н. калия, наоборот, возрастали (рис. 14). В диапазоне концентраций калия в почве с 95,6 до 135,6 мг/100г К.Н. тяжелых металлов возрастают, а К.Н. калия растениями овса, наоборот, снижаются. Эти данные хорошо подтверждают наличие конкуренции между катионами тяжелых металлов и калием в системе торфяная почва - растение. Между К.Н. тяжелых металлов и К.Н. калия растениями овса отмечается средняя и тесная обратная связь (приложение 4). Исходя из значений К.Н. ТМ растениями овса из торфяной низинной почвы, токсиканты по степени их накопления можно расположить в следующий ряд: Cd Zn Cu Ni По степени влияния на процесс накопления калия овсом ТМ можно расположить следующим образом: Cd Си Ni Zn
Вегетационный опыт. Влияние калия на накопление тяжелых металлов Cd, Zn, Си, Ni растениями овса из торфяных низинных почв с различными агрохимическими свойствами
Биометрические показатели овса. Среди биометрических показателей нами была определена масса и высота растений овса. При возрастании концентрации калия в торфяной низинной почве, как и в предыдущем опыте, масса и высота растений на фоне всех исследуемых металлов увеличивалась. На фоне загрязнения почвы ОБС «Минская» кадмием масса и высота растений в среднем, по вариантам, была выше в 1,6 и 1,01 раза, чем на ОМС «Новгородская» ив 1,1 и 1,04 раза больше, чем на ОП «Тоома» (табл. 44). При дозе калия 800 мг/кг почвы масса и высота растений увеличивалась по сравнению с вариантами, где не вносили калий на 55 и 7,3 % (ОБС «Минская»), 110,3 и 14,6 % (ОМС «Новгородская»), 73,3 и 10 % (ОП «Тоома») соответственно. Отмечается тесная связь между валовой концентрацией калия в почве с массой и высотой растений, которая была соответственно: для ОБС «Минская» г = 0,92 и 0,98, для ОМС «Новгородская» г = 0,93 и 0,86, для ОП «Тоома» г = 0,99 и 0,99. Наименьшая существенная разность показала, что для почв ОБС «Минская» и ОП «Тоома» наиболее существенна прибавка массы растений на фоне загрязнения почвы Cd, чем высоты, тогда как для почвы ОМС «Новгородская», наоборот, прибавка высоты растений при увеличении доз і калийных удобрений более существенна, чем для массы. В среднем, по вариантам, масса растений на фоне загрязнения почвы ОБС «Минская» Zn выше в 1,4 раза, чем ОМС «Новгородская» и в 1,1 раза выше, чем на почве ОП «Тоома» (табл. 44). Овес, выращенный на почвах ОМС «Новгородская» и ОП «Тоома» имел одинаковую высоту и несколько превышал по этому показателю растения на ОБС «Минская».
Прибавка массы и высоты растений от внесения калия в почву различалась в зависимости от почвы. Так, в вариантах, где калий вносили в дозе 800 мг/кг почвы, масса и высота растений увеличивалась на 35,8 и 9 % (ОБС «Минская», г (К / масса и высота) = 0,91 и 0,95), 98,6 и 15,1 % (ОМС «Новгородская», г (К / масса и высота) = 0,99 и 0,97), 61 и 14,9 % (ОП «Тоома», г (К / масса и высота) = 0,97 и 0,96) соответственно. Значения НСР 156 для почвы ОБС «Минская» подтверждают существенность прибавки массы и высоты растений от всех доз калийных удобрений, тогда как на почвах ОМС «Новгородская» и ОП «Тоома» существенность прибавки наблюдается при дозах калия с 400 - 800 мг КгО/кг почвы. В вариантах, где почва загрязнялась Си, прибавка массы и высоты растений от внесения калия различалась в зависимости от почвы, на которой они выращивались (табл. 45). Масса растений, выращенных на почве ОБС «Минская» увеличивалась с существенной прибавкой к варианту без калия на 39,1 %, высота увеличивалась на 14,4 % (г (К / масса и высота) = 0,97), однако прибавки не достоверны. Увеличение массы и высоты растений от внесения калия на 48,9 и 8 % отмечается на почве ОМС «Новгородская» (г (К / масса и высота) = 0,99 и 0,84), тогда как на почве ОП «Тоома» зафиксировано увеличение на 70,4 и 9,5 % (г (К / масса и высота) = 0,97 и 0,98) соответственно. На фоне загрязнения почвы ОБС «Минская» Си при повышении доз калийных удобрений в среднем, по вариантам, масса и высота растений больше в 1,1 раза по сравнению с ОМС «Новгородская» и ОП «Тоома». В вариантах с Ni масса и высота растений в среднем, по вариантам, выше на почве ОБС «Минская» в 1,1 раза, чем на почвах ОМС «Новгородская» и ОП «Тоома» (табл. 45).
Наблюдается увеличение массы и высоты растений от повышения концентрации калия в почве «Минская» ОБС на 42,6 и 15,4 % (г (К / масса и высота) = 0,99 и 0,95); в почве ОМС «Новгородская» на 53,3 и 11,9 % (г (К / масса и высота) = 0,98 и 0,99); в почве ОП «Тоома» на 67,8 и 6,34 % (г (К / масса и высота) = 0,99 и 0,95) соответственно. При повышении доз калийных удобрений прибавка массы и высоты была наиболее существенна, что подтверждают значения HCPos Исследуемые почвы расположили в убывающий ряд по снижению биомассы растений овса на фоне ТМ (Cd, Zn, Си, Ni), который имеет следующий вид: Таким образом, полученные данные указывают на то, что наименьшей массы и высоты был выращен овес на торфяной почве ОМС «Новгородская». Эта закономерность сохранилась при загрязнении почвы любым из четырех ТМ. Сопряженный анализ биометрических показателей овса, выращенного на разных почвах и агрохимических параметров этих почв, указывает на то, что минимальное значение массы и высоты овса на почве ОМС «Новгородская» обусловлены высокой обменной кислотностью этой почвы, рН 4,3. В условиях кислой почвенной среды, а также относительно низкого содержания СаО и MgO тяжелые металлы, по-видимому, были очень подвижны. Это обусловило большую эффективность их фитотоксического воздействия на рост и развитие овса на почве ОМС «Новгородская», чем на двух других почвах. Это предположение подтверждается данными аналитических исследований. После трехмесячного компостирования почвы с ТМ в присутствии калия мы определили содержание подвижных соединений ТМ в исследуемых почвах. Большее количество подвижных соединений ТМ после компостирования зафиксировано в почве ОМС «Новгородская», а наименьшее количество в почве ОБС «Минская» (табл. 46, 47). По-видимому, это связано со свойствами самих почв. Из всех исследуемых нами почв ОБС «Минская» характеризуется высокой зольностью, а среди зольных элементов, способных значительно влиять на поведение ТМ преобладают кальций и железо. Почва ОП «Тоома» характеризуется самой низкой зольностью, однако в золе преобладает кальций и мало кремния по сравнению с другими почвами. В почве ОМС «Новгородская» самая высокая кислотность и в составе золы преобладает кремний, а содержание кальция низкое.
