Введение к работе
Актуальность исследований. На рубеже столетий резко обострились проблемы, связанные с химическим загрязнением биосферы. Это вызвало нарастание экологической угрозы для природы и жителей многих регионов России, в том числе и Ростовской области. Особую тревогу вызывают процессы деградации почвенного покрова, которые среди прочего проявляются в загрязнении почв тяжелыми металлами (ТМ). Территория Нижнего Дона характеризуется развитой промышленностью и является транзитной зоной между регионами Северного Кавказа, что определяет присутствие в области мощных источников загрязнения. Эти обстоятельства обусловливают значительный техногенный прессинг на окружающую среду, и, прежде всего, на почву.
В современных условиях сельскохозяйственные товаропроизводители нередко сталкиваются с необходимостью вести производство продукции на землях, в разной степени загрязненных ТМ. Известно, что загрязнение почв ТМ оказывает негативное действие на возделываемые культуры, снижая количество.и качество получаемой продукции, являющееся критерием ее использования. Ростовская область является зоной интенсивного агропроизводства с широким спектром выращиваемых культур. Немаловажным для данной территории является анализ загрязнения сельскохозяйственных угодий и, как следствие, сельскохозяйственной продукции приоритетными экотоксикантами, к которым, прежде всего, относятся ТМ. Фактически не изученной является проблема влияния ТМ на качественные показатели зерна ярового ячменя в зависимости от цели использования.
Данные исследования направлены на разработку показателей почвенно-экологического мониторинга при невысоких уровнях загрязнения чернозема обыкновенного. До настоящего времени в должной мере не разработано надежных конкретных рекомендаций по детоксикацин загрязненных почв и снижению поступления ТМ в возделываемые культуры. Это и определяет актуальность настоящей работы.
Цель и задачи исследований. Цель - исследовать влияние Zn и РЬ на некоторые физико-химические свойства чернозема обыкновенного и качество ярового ячменя.
Задачи исследований:
Определить влияние Zn и РЬ на некоторые физико-химические показатели чернозема обыкновенного.
Изучить распределение Zn и РЬ по формам соединений в почве.
Исследовать транслокацию Zn и РЬ в растения ярового ячменя.
Установить воздействие ТМ на морфобиометрические параметры растений и технологические показатели качества зерна пивоваренного ячменя.
Оценить влияние мела, глауконита и навоза, а также их сочетаний на трансформацию ТМ в черноземе обыкновенном и транслокацию их в растения.
Положепия, выносимые на защиту:
Физико-химические свойства чернозема обыкновенного по отклику на воздействие соединений Zn и РЬ можно разделить на устойчивые (реакция среды, содержание гумуса, состав обменных катионов) и чувствительные показатели (содержание нитратного азота и подвижного фосфора).
При загрязнении чернозема обыкновенного Zn и РЬ трансформация их соединений осуществляется в направлении перераспределения по наиболее специфическим формам: для Zn - киея о і І->У,1І^7Л?ЯЙЇЙ% l(KW f* ~ связанные в ком-
плексы, за счет снижения их наиболее подвижных форм (обменных и растворимых в слабых кислотах). Однако содержание последних даже на третий год исследований превышает ПДК.
Влияние РЬ на морфобиометрические показатели и качество зерна ячменя выражено сильнее, чем Zn. Внесение ТМ в почву приводит к увеличению их содержания в зерне ячменя выше ПДк. Вследствие этого зерно ячменя, выращенного на загрязненных Zn и РЬ почвах, не пригодно ни для фуражных целей, ни для пивоварения, что обуславливает необходимость в ремедиации таких почв.
Использование мела и глауконита, как раздельно, так и совместно с навозом снижает подвижность Zn и РЬ в черноземе обыкновенном и уменьшает их токсическое действие на растения ячменя.
Научная новизна исследований. Впервые для чернозема обыкновенного в мо-дельно-полевом опыте установлены закономерности трансформации соединений Zn и РЬ в почве, особенности транслокации ТМ в растения при загрязнении почвы и применении различных методов ее ремедиации. Доказано негативное влияние Zn и РЬ на ряд морфобиометрических и качественных показателей ярового ячменя. Предложены диагностические показатели растений ячменя, наиболее чувствительные к действию Zn и РЬ. Впервые для условий Ростовской области оценена возможность использования районированного сорта ярового ячменя Одесский 100 по качественным характеристикам на пивоваренные цели на черноземе обыкновенном, загрязненном Zn и РЬ.
Практическая значимость исследований. Результаты исследований в перспективе могут быть использованы для нормирования содержания Zn и РЬ в черноземе обыкновенном и растениях ярового ячменя, при разработке практических рекомендаций по уменьшению токсического действия Zn и РЬ в системе почва-растение.
Исследованные особенности влияния Zn и РЬ на некоторые физико-химические свойства чернозема обыкновенного и качество ярового ячменя могут быть использованы при проведении почвенно-экологического мониторинга, а также в практике сельскохозяйственного производства Ростовской области при составлении мероприятий по рекультивации загрязненных земель.
Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций по курсам «Химическое и радиоактивное загрязнение почв», «Избранные главы химии почв», «Экологические функции почв» на кафедре почвоведения и агрохимии РГУ.
Апробация работы. Результаты исследований, представленные в диссертационной работе, доложены и обсуждены на Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов (ядерный магнитный резонанс, хроматография/масспектометрия, ИК-Фурье спектроскопия и их комбинации) для изучения окружающей среды, включая сессии молодых ученых научно-образовательных центров России (Азов, 2001); ежегодных молодежных научных конференциях «Актуальные проблемы экологии в сельскохозяйственном производстве» (п. Персиановский: ДонГАУ, 2001; 2002; 2003); IX-X международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2002/2003», секция «Почвоведение» (Москва, 2002; 2003); Всероссийской конференции «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям» (Москва, 2002); 6-7 Пущинской школах-конференциях молодых ученных «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2002; 2003); VI Международном семинаре по магнитному резонансу (спектроскопия, томография і и, экология) (Азов, 2002); II Международной научно-
практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск (Казахстан), 2002); Всемирной конференции по изменению климата (Москва, 2003); 1-ой Международной геоэкологической конференции «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами» (Тула, 2003).
Данная работа была поддержана грантами ФЦП «Интеграция» в 2000-2003 гг. (проекты №№ К 0752, А0054, Б 0103, № 30001/1497).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 20 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, приложений. Основные положения диссертации изложены на 169 страницах машинописного текста. Содержит 25 таблиц, 16 рисунков. Список литературы включает 225 наименований, в том числе 36 иностранных источников. Приложения представлены на 45 листах, включают 50 таблиц и 12 рисунков.
