Ляшенко Г.М. Загрязнение почв и растений свинцом в придорожных агроценозах чернозема обыкновенного приазовской зоны ростовской области

Подождите немного. Документ загружается.

фракций размером не более 3 мм, для облегчения равномерного

перемешивания почвы со свинцом. Содержание валовых и подвижных форм

свинца в почве до загрязнения составляло 24,1 и 4,47 мг/кг почвы

соответственно. Уксуснокислый свинец предварительно измельчали путем

растирания и перемешивали с 1 кг почвы в сухом виде в плотно закрытом

цилиндре путем многократного (25-30 раз) прокатывания. Для равномерного

распределения металла в модельной системе использовали порционное

заполнение емкости по 1 кг почвы, перемешанной с соответствующим

количеством солей тяжелых металлов. В подготовленные сосуды с почвой

высевали семена ячменя (15 шт./сосуд). Глубина заделки семян 1,5-2 см.

Повторность в опыте четырехкратная.

При создании фолиарного загрязнения дозу свинца рассчитывали по

массе почвы, как и в случае создания почвенного загрязнения. Различие в

том, что эту дозу не перемешивали с почвой, а вносили фолиарным путем.

Для фолиарного загрязнения приготавливали раствор соли свинца с рН

близкой к нейтральной реакции среды. К уксуснокислому свинцу

приливали уксус (6 %) до растворения кристаллов соли, доливали

дистиллированной водой до 2 л и нейтрализовали (при необходимости)

полученный раствор КОН проверяя с помощью лакмуса реакцию среды (при

достижении нейтральной реакции нейтрализацию прекращали).

Полученным реагентом - водным раствором (Pb(CH

COO)

O) в

концентрациях 100,S200,S300 иS500 мг/кг почвы, путем мелкокапельного

опрыскивания, загрязняли растения ячменя (ранее высеянные в аналогичные

почвенному загрязнению сосуды с незагрязненной почвой) начиная, со

стадии «фаза кущение-выход в трубку» до стадии «фаза колошение –

цветение». Контрольный вариант – без загрязнения свинцом.

Продолжительность модельного опыта один год.

Анализ растительного материала при почвенном и фолиарном

загрязнении предполагал уборку исследуемых растений ячменя в фазе

полной спелости. После чего определяли следующие показатели: высоту

растений (см), количество продуктивных колосьев (шт./сосуд), число зерен в

колосе (шт), кустистость, массу зерна с сосуда (г/сосуд).

Закладка опытов, проведение наблюдений и учётов в течение вегетации

осуществляли согласно методике полевого опыта Б. А. Доспехова (1985).

Исследования проводили полевым и лабораторным методом с

использованием следующих методик: отбор проб почвы - ГОСТ-28168-89;

общие требования к проведению анализов - ГОСТ-29269-91. Химический

анализ почвы (валовые и подвижные формы) и растений на содержание ТМ в

вегетативных и репродуктивных органах определяли на атомно-

абсорбционном спектрофотометре. Экономическую эффективность

выращивания озимой пшеницы и ярового ячменя в техногенно загрязненных

агроценозах определяли по Баранову Н.Н. (1966), а целесообразность по

В.П.Калиниченко (2003). Математическая обработка полученных

результатов дисперсионным, корреляционно-регрессионным анализами по

Б.А. Доспехову (1985) и методом аппроксимации с использованием ПЭВМ.

Исследования выполнены на кафедре земледелия и мелиорации Донского

ГАУ и в региональном лабораторном центре ФГУГП «Южгеология».

2. 2. Почвы

Опыты проводились на черноземе обыкновенном среднемощном

слабогумусированном тяжелосуглинистом на лессовидных суглинках.

Механический состав почвы – тяжелосуглинистый (табл. 1). Структура

пахотного слоя комковато-пылеватая, ниже по профилю – комковато-

ореховато-зернистая. Мощность горизонта А 30–45 см, а горизонтов А+В –

80–110 см. Большая мощность гумусового слоя позволяет создать глубокий

культурный пахотный слой и способствует впитыванию и накоплению

большого количества влаги. Для этого типа почв характерно равномерное и

постепенное падение содержания гумуса вниз по профилю. В пахотном слое

содержится до 4,0% гумуса. Запас гумуса в слое А+В

составляет 200-260

т/га.

В довольно строгом соответствии с количеством гумуса уменьшается

содержание общего азота. Оно составляет около 5% от общего содержания

гумуса в верхних горизонтах и увеличивается с глубиной до 7%.

Сумма поглощенных оснований в пахотном горизонте колеблется от 33

до 39,0 мг-экв на 100 г почвы. Обменный кальций преобладает над обменным

магнием: на долю первого приходится свыше 80% от суммы Ca

+Mg

верхнем полуметровом слое. Вниз по профилю происходит не только

уменьшение суммы поглощенных оснований, но и сужение отношения

кальций: магний. Доля магния увеличивается до 25% от суммы Ca

+Mg

В пахотном слое гидролизуемого азота 8-11 мг, а в подпахотном – 6-8

мг на 100 г почвы. Фосфором черноземы обеспечены слабо и средне, калием

– сравнительно хорошо (табл. 1). Содержание валового фосфора составляет

0,15-0,16%, калия – 2,2-2,3, общего азота – 0,20-0,25%. Содержание валового

фосфора и калия достаточно высокое в верхнем горизонте и постепенно

уменьшается с глубиной. Для подвижных форм этих элементов характерно

резкое уменьшение их содержания в подпахотном горизонте по сравнению с

пахотным. Вниз по профилю оно снижается, особенно количество

подвижного фосфора, что может быть связано с увеличением содержания

карбонатов. Максимальное содержание карбонатов (от 14 до 18%)

приходится на нижнюю часть переходного горизонта ВС. Реакция почвенной

среды слабо - и среднещелочная (7,8-8,2). Физические свойства (табл. 2)

североприазовских черноземов характеризуются высокой порозностью (до

53-58%) в верхней части профиля, водопроницаемостью (1,6-2,5 мм/мин),

низкой плотностью сложения горизонта А (1,16 г/см

). В горизонте В она

увеличивается до 1,38-1,43 г/см

Количество водопрочных агрегатов диаметром больше 0,25 мм

составляет в пахотном слое 50-55%, в горизонте В

увеличивается до 65-72%

(Агафонов Е.В. и др.,1999).

Таблица 1 - Агрохимические показатели чернозёма обыкновенного карбонатного среднемощного (североприазовского)

Почва

Гумус, %

рН

CaCО

Физическая глина, %

подвижный, мг/100г почвы

К обменный, мг/100г почвы

Обменные катионы,

мг-экв/100 г почвы

Механический

состав, %

Частицы 0,05-0,01 мм

Сумма частиц менее

0,01 мм

Чернозем

обыкновенный

среднемощный

слабогумусирован

ный

тяжелосуглинисты

й на лессовидных

суглинках

3,5 -3,6 7,1 -7,5 1,0 -1,1 53-59 0,9 -1,5 32-45 30-35 3 - 4,5 0,1 30-31 64-65

Таблица 2 - Физические и водно-физические свойства

североприазовских черноземов в зависимости от степени эродированности

Показатель Неэродированные Слабоэродированные

1 2 3

Объемная масса, г/см

0-50 см

50-100 см

1,14

1,37

1,17

1,39

Удельная масса, г/см

0-50 см 2,50 2,56

Порозность, %

0-30 см 56,0 52,6

Содержание водопрочных

агрегатов, %

0-30 см 54,6 48,6

Полевая влагоемкость, %

0-50 см

50-100 см

32,2

26,2

30,1

23,4

Влажность завядания, мм

0-50 см

50-100 см

Водопроницаемость, мм/мин

среднее за 3 ч

8,24 1,86

Содержание ила в пахотном

слое, %

39,9 39,3

(Агафонов Е.В. и др.,1999).

2. 3. Климат и погодные условия

Территория Ростовской области расположена в западной подобласти

атлантико-континентальной степной области умеренного пояса,

характеризуясь недостаточным увлажнением, жарким и сухим летом и

сравнительно теплой зимой. Для области основными факторами,

определяющими климатические условия, являются солнечная радиация и

циркуляция атмосферы.

Хозяйства расположены в степной зоне, где ограничивающим

фактором роста и развития растений является, прежде всего, засушливость

климата (ГТК- 0,7- 0,8). Среднемноголетняя сумма осадков составляет 468,5

мм, за период активной вегетации – 220-250 мм. За этот же период

насчитывается до 85 дней с суховеями. Осадки, выпадающие в холодный

период года в виде снега и моросящих дождей, являются основным

источником накопления влаги в почве. Ливневые дожди со слоем осадков 10

мм и более выпадают до 12-14 раз за сезон, больше 20 мм – 3-5 и больше 30

мм – 1 раз.

Среднегодовая температура +8,6…+9,3

С, сумма активных

температур 3200…3400

С. Зима умеренно холодная: средняя месячная

температура января -6…-8

С, средний из абсолютных минимумов

температуры воздуха за зиму составляет -25…-30

С. Безморозный период –

175-190 дней. Глубина промерзания почвы - 24-34 см. Начало устойчивого

замерзания почвы в среднем 20 декабря, оттаивания – 21 марта.

Продолжительность периода с температурой воздуха ниже 0

С составляет

101-104 дней. Устойчивые морозы заканчиваются во 2-й декаде марта.

Средняя из наибольших высот снежного покрова не превышает 15-20 см, к

началу снеготаяния – 8-12 см. За зиму наблюдается до 35-40 дней с

оттепелями. Лето жаркое, максимальная температура достигает +38…+40

С.

Среднемесячная температура июля составляет 22

С.

Продолжительность вегетационного периода 215 дней. Он длится в

среднем с 4 апреля по 5 ноября. Период активной вегетации с температурой

воздуха более +10

С равен 170 дней и длится в среднем с 21 апреля по 5

ноября.

В холодный период года, особенно в ранневесенний, наблюдаются

сильные ветры восточных направлений, которые вызывают дефляцию почв.

Количество дней со скоростью ветра больше 10-15 м/с от 30 до 42.

Погодные условия в годы исследований по данным метеостанций

Персиановской и Таганрогской складывались по-разному. Это позволило

более объективно оценить влияние техногенного загрязнения на особенности

роста, развития и продуктивность выращиваемых культур (озимая пшеница,

яровой ячмень).

В период проведения эксперимента сложились следующие

метеорологические условия (Приложение 1, 2, 3, 4, 5, 6).

Вегетационный период 2002-2003 (рис.1, 2)

сельскохозяйственного года был неблагоприятным для развития

возделываемых культур.

Осень была тёплой, затянувшейся. Однако резкое похолодание в

декабре с осадками в виде дождя и понижением температуры до – 18 -

С, привело к образованию ледяной корки на полях, которая

удерживалась около 23-25 дней.

-20

-10

сентябрь октябрь ноябрь декабрь январь февраль март апрель май июнь июль август

Температура воздуха,0С Количество осадков, мм Относительная влажность, %

Рис.1. Погодные условия за 2002-2003 с.-х. год (по данным

метеостанции «Персиановка»)

-20

100

120

сентябрь октябрь ноябрь декабрь январь февраль март апрель май июнь июль август

Температура воздуха,0С Количество осадков, мм Относительная влажность, %

Рис.2. Погодные условия за 2002-2003 с.-х. год (по данным

метеостанции «Таганрогская»)

Январь характеризовался чередованием похолоданий и оттепелей

с осадками в виде дождя и снега. В феврале температурный режим был

более жестким: среднемесячная температура воздуха составила – 6,6

С,

что на 2,0

С ниже многолетней нормы. Всё это отрицательно сказалось

на перезимовке озимых.

Неблагоприятные условия весны негативно отразились, как на

озимой пшенице, так и на яровом ячмене. Март с температурой воздуха

выше нормы, апрель с низкой температурой, малым количеством

осадков и более низкой относительной влажностью воздуха. В мае

среднемесячная температура воздуха была выше на +2,3; +2,9

многолетней нормы, а осадков выпало всего 5,0; 0,6 мм, что во много

раз ниже нормы.

В период уборки отмечено выпадение обильного количества

осадков (110,1-148 мм), что вызвало запаздывание уборки и

отрицательно сказалось на качестве зерна выращиваемых культур.

Погодные условия 2003-2004 сельскохозяйственного года (рис.3,