Содержание к диссертации
Стр.
Введение 3-6
I. Обзор литературы
1,1. Плодородие почв как составная часть агроэкосистем 7-13
I. 2. Минеральные, органические и известковые удобре-
ния, как возможные источники поступления тяже- 13—17
лых металлов в почву и растения.
Содержание тяжелых металлов в растениях 17 — 20
Ферментативная активность почв 20 - 26
Влияние тяжелых металлов и микроэлементов на _, _R
ферментативную активность почв
1.6. Влияние удобрений на ферментативную активность _0 -л
2.о — ,5z ПОЧВ
1.7.1 Іормирование содержания тяжелых металлов в поч- __ ,,,
вах
1.8. Технологические приёмы по детоксикации почв, за- _й ~~
грязнённых тяжелыми металлами Экспериментальная часть
II. Условия проведения опытов.
Природно-климатические условия Владимирской об- ._ _ ,. ласти
Объекты и методы исследований 42 - 47
III. Агроэкологи чески е аспекты трапелокацни .„ .q
тяжёлых металлов в почве и растениях
3.1. Влияние агрохимических приёмов на физико-
химические свойства дерново-подзолистой супесча- 50 - 58
ной почвы, загрязнённой тяжёлыми металлами
Влияние агрохимических приемов на распределение тяжелых металлов по профилю почвы
Ферментативная активность дерново-подзолистой
супесчаной почвы при загрязнении ее тяжелыми ме- 64 - 74
таллами
3.4. Влияние агрохимических средств на содержание и
свойства гумуса дер но во-подзол истой почвы, за- 74 - 80
грязненной тяжелыми металлами.
IV, Агрожологические аспекты формирования про-
дуктивности овощных культур на почвах, 81
загрязненных тяжелыми металлами
4.1 Влияние агрохимических свойств дерново- подзоли
стой почвы, загрязненной тяжелыми металлами, на 82
рост и развитие растений
4.2. Особенности формирования продуктивности овощ-
ных культур на почвах, загрязненных тяжёлыми ме- 94
таллами
4.3. Влияние агрохимических приёмов на содержание и
накопление тяжёлых металлов в растениях при за- 107
грязнении почвы Zn, Pb, Си и Zn
V. Заключение 125
Выводы 128
Слисок используемой литературы 130
Приложение 148
Введение к работе
Важнейшим условием развития современного земледелия является применение агрохимических средств в агроэкосистеме. Это продиктовано необходимостью поддержания и воспроизводства уровня плодородия почв, и, как следствие, получение высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур.
В последнее пятидесятилетие экологическое равновесие природной среды нарушалось, следствием стала антропогенная нагрузка и сброс в воду, воздух, почву огромного объема отходов, содержащих высокие концентрации токсичных веществ. В связи с этим весьма актуальными в настоящее время стали вопросы загрязнения природной среды, в том числе тяжёлыми металлами. Свинец, медь, цинк и кадмий принадлежат к числу приоритетных загрязняющих веществ и в соответствии с ГОСТом 17.4.1.02-83 относятся к первому классу опасности. Это связано как со свойствами этих элементов, так и с большим разнообразием их источников и высокой интенсивностью поступления в экосистемы.
Значительная доля веществ, попадает в почву, которая служит мощным их аккумулятором и практически не теряет со временем. Особенно прочно фиксируют тяжелые металлы верхние гумуссодержащие горизонты, то есть наиболее плодородный слой. При этом загрязнённая почва становится вторичным источником загрязнения, что приводит к потере качества питьевых вод, поступлению значительных количеств элементов в организмы животных и человека. В то же время почвы подверженных загрязнению территорий часто служат базой производства сельскохозяйственной продукции. На таких почвах неизбежна транслокация металлов из почвы в растения, что приводит к снижению не только урожаев сельскохозяйственных культур, но и качества получаемой продукции.
Одной из важнейших функций агрохимической науки является снижение негативных последствий от техногенного загрязнения агроэкосистем тя-
жслыми металлами (ТМ). При этом агрохимические средства снижают негативное влияние ТМ несколькими путями, в том числе инактивацией их в почве и усилением физиологических барьерных функций растений, препятствующих, поступлению в них ТМ. Если по вопросу инактивации ТМ в почве в литературе встречается много сведений (Ильин, 1982; Алексеев, 1987; Ов-чаренко, 1997; Кабата - Пендиас, 1989; Зубкова, 2004 и др.), то по усилению барьерных функций растений - единичные исследования. Благодаря усилению физиологических барьерных функций под действием агрохимических средств, в растения поступает значительно меньше ТМ при их одинаковом содержании на разных агрохимических фонах (Соловьева, 2002). Усиление барьерных функций сопровождается оптимизацией питания растений, и как следствие, улучшением биологического статуса в почве.
Известно, что некоторые показатели биологической активности при возникновении в почве стрессовой ситуации изменяются раньше, чем другие почвенные характеристики, например, агрохимические (Звягинцев, 1989; Лебедева, 1984; Галстян, 1980). Ферментативная активность почвы является одним из таких показателей. Выявлено негативное влияние тяжелых металлов на активность ферментов. В тоже время известно, что агрохимические средства оказывают протекторное действие по отношению к ферментативной активности почвы.
В связи с этим, мы попытались выявить наиболее эффективные агрохимические приемы детоксикации почв, загрязнённых ТМ, обеспечивающих ведение устойчивого земледелия и получение чистой продукции, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям, предупреждающих дальнейшее распространение загрязнителей через почву, растения, грунтовые воды. Проведение работы направлено на выявление особенностей содержания и трансформации соединений свинца, меди, цинка и кадмия в дерново-подзолистой супесчаной почве, на изучение закономерностей транслокации
ТМ в растения, защитных свойств агрохимических средств по отношению к ферментативной активности почвы.
Как показали исследования последних лет, ущерб наносимый загрязнением, будет в большей степени зависеть от свойств почвы и, главным образом, от тех из них, которые влияют на подвижность ТМ и, как следствие, на перераспределение их по почвенному профилю и на доступность растениям. Для этого требуются экспериментальные данные о количественных взаимоотношениях между содержанием ТМ и свойствами почв. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
выявить эффективность применения извести, минеральных, органических удобрений и их сочетаний в качестве мелиорантов загрязнённой медью, цинком, свинцом и кадмием дерново-подзолистой почвы;
определить уровень накопления тяжелых металлов различными сельскохозяйственными культурами
выявить закономерности трасформации металлов при загрязнении почвы ТМ с течением времени;
изучить миграцию ТМ по почвенному профилю в зависимости от агрохимических свойств почв;
изучить влияние агрохимических средств на уреазную, фосфатазную и инвертазную активность при загрязнении дерново-подзолистой почвы тяжелыми металлами;.
Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии имени Д.Н. Прянишникова (ВНИИА) в период с 1998 по 2004 годы на испытательном полигоне ВНИПТИОУ, в п. Вяткино Владимирской области в многолетнем микрополевом опыте. Тема исследований являлась составной частью тематики научных работ института ВНИИА, включающим государственные научно-технические программы (№ госрегистрации 154.17.2.26.-99, 1825-01).
.Результаты исследований в 2000 году были отмечены медалью ВВЦ и использованы в разработке комплексной программы сохранения и повышения плодородия почв Владимирской области на 2001 - 2005 годы. Материалы исследований используются при изучении курса «Экология» и «Агрохимия» во Владимирском Государственном университете и Ивановском сельскохозяйственном институте.
В основу диссертации положены экспериментальные данные, полученные автором самостоятельно и в совместных исследованиях с кандидатами с-х наук А.В. Гришиной и В.И. Комаровым.
Автор выражает благодарность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук Овчаренко М.М. за постоянную поддержку и помощь при выполнении настоящей работы, а также сотрудникам ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова доктору сельскохозяйственных наук, профессору Шильникову И.А. и доктору биологических наук АкановоЙ Н.И., сотрудникам Агрохимцентра «Владимирский» за критические замечания в обсуждении результатов исследований и оказанную помощь в проведении полевых, лабораторных и аналитических работ.
Похожие диссертации на Экологические аспекты влияния тяжелых металлов на агрохимические и биологические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы
