Ляшенко Г.М. Загрязнение почв и растений свинцом в придорожных агроценозах чернозема обыкновенного приазовской зоны ростовской области
Подождите немного. Документ загружается.
на 150 м от автомагистрали снижение количества продуктивных
колосьев было незначительным. По высоте растений, количеству зерен в
колосе, продуктивной кустистости различия между вариантами не
имели существенных отличий.
По сравнению с контрольным вариантом (более 3 км) количество
растений озимой пшеницы к уборке, при мощности грузопотока более
6,0 тыс. авт./сут. и удаленности 5-10 м, уменьшилось на 101; ярового
ячменя - 99 шт/м
2
, при этом количество продуктивных колосьев
уменьшилось в 2,4 и 1,6 раза соответственно.
Анализируя данные таблиц 7 и 8, становится очевидным, что действие
техногенного загрязнения на такой итоговый и комплексный показатель как
урожайность очень сильно зависит от условий, складывающихся в поле в
течение вегетационного периода.
При мощности грузопотока более 6,0 тыс. авт./сут. по сравнению с
4,0 тыс. авт./сут. и удаленности от автомагистрали на 5-10 м
биологическая урожайность озимой пшеницы и ячменя снизилась на:
41,2 и 42,3% соответственно. Также установлено, что при мощности
грузопотока более 6 и 4 тыс. авт./сут. по сравнению с контролем эти
показатели снизились в 3,2 и 3,0; 1,9 и 1,7 раза соответственно.
Ввиду большей степени загрязненности свинцом территорий
прилегающих к автомагистрали, несомненен факт его непосредственного
влияния на элементы структуры урожая выращиваемых культур.
Таким образом, независимо от мощности грузопотока вблизи (5-10
м) от автомагистрали показатели элементов структуры урожая были
наименьшими. С увеличением мощности грузопотока более 6,0 тыс.
авт./сут. у ячменя и озимой пшеницы происходило существенное
уменьшение количества продуктивных колосьев, растений к уборке и
биологической урожайности.
По сравнению с контролем (более 3 км) урожайность озимой
71
пшеницы и ячменя, при мощности грузопотока 4,0 и более 6,0 тыс.
авт./сут., снизилась в среднем в 1,8-3,1 раза при удаленности от
автомагистрали 5-10 м и 1,7-2,7 - 150 м.
Анализ растений на способность поглощать и накапливать свинец, а
также оценка морфометрических показателей могут служить показателем
(индикатором) загрязненности почвы этим элементом. Это является
дополнительной информацией к химическому анализу почвы, так как в
данном случае определяются усвоенные конкретным растением элементы,
характеризующие его усвояющую способность.
72
4. ВЛИЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СВИНЦОМ НА
РАСТЕНИЯ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
Увеличение производства зерновых - колосовых - ключевая проблема
развития сельского хозяйства. В решении этой проблемы особое место
занимает яровой ячмень. В условиях Ростовской области наибольшие
площади посевов ярового ячменя - до 1 млн., а в отдельные годы 1,5 млн. га.
Прочное место ячмень завоевал, прежде всего, благодаря высокой
пластичности, короткому вегетационному периоду, что дает ему
возможность произрастать в различных почвенно-климатических зонах.
Ячмень – универсальная культура, как по широте распространения, так
и по его использованию, является четвертой зерновой культурой мира,
уступая по посевным площадям пшенице, рису и кукурузе. В Ростовской
области по посевным площадям и валовому сбору зерна она занимает второе
место и уступает только озимой пшенице. Как и во многих странах с
развитым животноводством, ячмень в Ростовской области остается ведущей
зернофуражной культурой (Василенко В.Н., и др., 2001).
Зерно ячменя широко используется для приготовления круп, ячменного
кофе, пива, применяется в хлебопекарной, кондитерской и фармацевтической
промышленности. Благодаря своим биологически особенностям, ячмень
является хорошим компонентом в наборе культур полевого севооборота, как
засухоустойчивая культура с коротким вегетационным периодом. Его
широко используют как надежную страховую культуру при необходимости
пересева озимых культур. Кроме того, отечественные специалисты получили
данные о том, что ячмень более устойчив к действию высоких концентраций
свинца (Ильин В.Б., 1985; Лукин С.В., 1999; Покровская С.Ф., 1995; Черных
Н.А. и др., 1995).
В связи с этим исследования в поиске наиболее пластичного
73
сорта к загрязнению ТМ имеют большую актуальность, а проблема
сорта и его потенциальной продуктивности приобретает в условиях
техногенного загрязнения исключительное значение. Нестабильность
подверженных техногенному прессу агробиоценозов ярового ячменя
требует активного поиска устойчивых сортов, позволяющих
реализовать свои потенциальные возможности на различных
экологических уровнях. Поэтому мы испытывали сорта ячменя на фоне
внесения повышенных доз свинца при почвенном и фолиарном
загрязнении.
4.1. Содержание валовых и подвижных форм свинца в почве после
ярового ячменя
Загрязнение почв ТМ представляет большую опасность для здоровья
людей, так как дальнейшая миграция этих элементов приводит к загрязнению
сельскохозяйственной продукции, грунтовых и почвенных вод. Поэтому
наряду с определением валового содержания ТМ в почве для прогноза
загрязнения сельскохозяйственной продукции необходимо контролировать
содержание подвижных форм ТМ, так как именно они усваиваются корневой
системой и далее перераспределяются по всему растению.
В модельном опыте по загрязнению почвы свинцом и выращиванию
сортов ячменя (Одесский 100, Прерия, Задонский 8) было определено
валовое и подвижное содержание свинца после уборки растений в первый и
второй год исследований (табл. 9).
Между содержанием химических элементов, точнее их подвижной
формы в почве и в произрастающей на ней растительности существует
положительная корреляционная связь, которая свидетельствует о реакции
растений на геохимическую среду (Ильин В.Б., 1979). Вместе с тем
бесспорно следующее - элементный химический состав растений обладает
74
упорядоченностью и стабильностью и как важный наследственный признак
тщательно сохраняется ими.
Таблица 9 - Содержание валовых и подвижных форм свинца в почве после
ярового ячменя, мг/кг почвы (почвенное загрязнение)
Сорт
Доза
свинца,
мг/кг
почвы
Содержание Pb, мг /кг почвы
Валовой Pb Подвижный Pb
1 год 2 год 1 год 2 год
Одесский 100
100 118,8 108,8 25,9 24,3
200 216,4 211,6 46,4 45,2
300 316,8 309,4 59,7 57,4
500 517,6 512,7 105,6 102,9
контроль 23,5 21,8 3,59 3,0
Прерия
100 110,8 105,5 21,1 19,5
200 213,9 209,2 42,5 40,3
300 313,8 305,6 57,4 56,9
500 509,7 502,8 99,2 97,3
контроль 23,1 21,0 3,53 2,87
Задонский 8
100 122,1 113,5 27,3 25,0
200 220,5 217,3 48,8 45,3
300 320,0 313,2 63,7 59,7
500 519,4 513,1 109,7 106,9
контроль 23,3 21,5 3,56 2,95
Установлено, что меньшее количество свинца в подвижной форме на
всех вариантах загрязнения содержалось после сорта Прерия. Это
объясняется его высокой продуктивностью (табл. 17), а вместе с тем
большим выносом свинца надземной массой растений (табл. 14), большей
устойчивостью к загрязнению.
После первого года исследований сорт Одесский 100 по отношению к
сорту Прерия по содержанию подвижных форм Pb в почве имел
существенные различия при дозе Pb 100 - эта разница составила 22,8% а, по
остальным дозам загрязнения различий не обнаружено. Высокая
75
концентрация подвижных форм свинца была обнаружена после сорта
Задонский 8, с увеличением дозы загрязнения с Pb 100 до Pb 500 произошло
ее увеличение с 25,0 мг/кг почвы до 106,9 мг/кг соответственно.
На второй год исследований после сортов Одесский 100 и Задонский 8
содержание подвижных форм свинца было высоким. При дозах Pb 100 и Pb
200 эти показатели у сортов Одесский 100 и Задонский 8 составляли на 24,6 и
12,2; 28,2 и 12,4 % соответственно больше чем у сорта Прерия. При дозе
свинца 300-500 мг/кг различия в содержании подвижных форм свинца
нивелировались. После второго года исследований – в последействии,
концентрация подвижных форм свинца в почвах уменьшается в результате
его перехода в труднодоступные соединения и поглощения этого элемента
растениями ячменя.
Содержание валовых и подвижных форм свинца в почве в среднем по 3
сортам ячменя показано на рисунке 11.С увеличением дозы загрязнения
увеличивается содержание в почве валовых и подвижных форм свинца.
22,37
113,25
214,82
313,13
512,55
3,25
23,85
44,75
59,13
103,6
0
100
200
300
400
500
600
0 100 200 300 500
Доза внесенного свинца, мг/кг почвы
К ол и ч ест во сви н ц а в п о ч в е, м г/кг поч вы
Валовой свинец, мг/кг почвы Подвижный свинец, мг/кг почвы
Рис. 11. Содержание валовых и подвижных форм свинца в почве в среднем
по 3 сортам ячменя, мг/кг почвы
В таблице 10 показано изменение валовых форм свинца при
увеличении дозы загрязнения на 100 мг/кг почвы.
76
Таблица 10 - Изменение содержания валовых форм свинца при
почвенном загрязнении при увеличении дозы на 100 мг/кг почвы, %
Сорт Доза
Валовой Pb,
мг/кг
Среднее
содержание
валового
Pb, мг/кг
Изменение
содержания
Pb при
увеличении
дозы на 100
мг/кг
Средне
е
Среднее
изменен
ие
содержа
ния
валовых
форм
свинца в
почве на
каждые
100
мг/кг
внесенн
ого, %
1 год 2 год 1 год 2 год
Одесский 100
0 23,5 21,8 22,65 - - - -
100 118,8 108,8 113,8 95,3 87 91,15 0,90
200 216,4 211,6 214 97,6 102,8 100,2 1,00
300 316,8 309,4 313,1 100,4 97,8 99,1 0,90
500 517,6 512,7 515,15 100,4 101,7 101,1 1,00
Прерия
0 23,1 21 22,05 - - - -
100 110,8 105,5 108,15 87,7 84,5 86,1 0,86
200 213,9 209,2 211,55 103,1 103,7 103,4 1,03
300 313,8 305,6 309,7 99,9 96,4 98,15 0,98
500 509,7 502,8 506,25 97,95 98,6 98,3 0,98
Задонский 8
0 23,3 21,5 22,4 - - - -
100 122,1 113,5 117,8 98,8 92 95,4 0,95
200 220,5 217,3 218,9 98,4 103,8 101,1 1,01
300 320 313,2 316,6 99,5 95,9 97,7 0,98
500 519,4 513,1 516,25 99,7 100 99,8 1,20
Изменение содержания валовых форм свинца при почвенном
загрязнении при увеличении дозы на 100 мг/кг почвы в среднем по 3 сортам
представлено на рисунке 12. С увеличением дозы загрязнения Pb 100-300 мг/
кг почвы происходит резкое уменьшение свинца в почве на каждые 100 мг/кг
77
внесенного. При дозе Pb 500 мг/кг почвы процент содержания свинца
увеличивается.
0,9
1,01
0,95
1,06
0,8
0,85
0,9
0,95
1
1,05
1,1
100 200 300 500
Доза внесенного свинца, мг/кг почвы
Изменение содержания Pb, %
Изменение содержания валовых форм свинца при увеличении дозы на 100 мг/кг, %
Рис. 12. Изменение содержания валовых форм свинца при почвенном
загрязнении при увеличении дозы на 100 мг/кг почвы в среднем по 3 сортам,
%
Чтобы оценить доступность свинца растениям определяли содержание
его подвижных форм, так как именно они поглощаются растениями. В
таблице 11 показано изменение содержания подвижных форм свинца при
увеличении дозы загрязнения на 100 мг/кг почвы.
Изменение содержания подвижных форм свинца при почвенном
загрязнении при увеличении дозы на 100 мг/кг в среднем по 3 сортам
описано на рисунке 13.
Таблица 11 - Изменение содержания подвижных форм свинца при
почвенном загрязнении при увеличении дозы на 100 мг/кг, %
78
Сорт Доза
Подвижный
Pb, мг/кг
Среднее
содержан
ие
подвижно
го Pb, мг/
кг
Изменение
содержания
Pb при
увеличении
дозы на 100
мг/кг
Средне
е
Среднее
изменен
ие
содержа
ния
подвиж
ных
форм
свинца
в почве
на
каждые
100
мг/кг
внесенн
ого, %
1 год 2 год 1 год 2 год
Одесский 100
0 3,59 3,0 3,295 - - - -
100 25,9 24,3 25,1 22,31 21,3 21,805 0,22
200 46,4 45,2 45,8 20,5 20,9 20,7 0,21
300 59,7 57,4 58,55 13,3 12,2 12,75 0,13
500 105,6 102,9 104,25 23,0 22,8 22,9 0,23
Прерия
0 3,53 2,87 3,2 - - - -
100 21,1 19,5 20,3 17,57 16,63 17,1 0,17
200 42,5 40,3 41,4 21,4 20,8 21,1 0,21
300 57,4 56,9 57,15 14,9 16,6 15,75 0,16
500 99,2 97,3 98,25 20,9 20,2 20,6 0,21
Задонский 8
0 3,56 2,95 3,255 - - - -
100 27,3 25 26,15 23,74 22,05 22,895 0,23
200 48,8 45,3 47,05 21,5 20,3 20,9 0,21
300 63,7 59,7 61,7 14,9 14,4 14,65 0,15
500 109,7 106,9 108,3 23,0 23,6 23,3 0,23
В среднем по ячменю изменение содержания подвижных форм свинца при
увеличении дозы загрязнения на 100 мг/кг внесенного снижается до Pb 300
мг/кг почвы (т. к. установлено, что часть подвижных форм металлов под
действием корневых выделений переходит в менее активное состояние). При
дозе Pb 500 мг/кг почвы процент содержания свинца увеличивается.
Меньшее количество свинца в валовой и подвижной формах на всех
79
вариантах загрязнения содержалось после сорта Прерия.
Наиболее высокая концентрация свинца в почве установлена в первый
год проведения опытов. При последействии содержание в почве подвижных
форм этого элемента уменьшается. Выявленное уменьшение подвижных
форм свинца в почве связано с частичным поглощением его растениями и
переходом в труднодоступные формы.
0,206
0,21
0,15
0,22
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
100 200 300 500
Доза внесенного свинца, мг/кг почвы
Изменение содержания свинца, %
Изменение содержания подвижных форм свинца при увеличении дозы на 100 мг/кг,%
Рис. 13. Изменение содержания подвижных форм свинца при
почвенном загрязнении при увеличении дозы на 100 мг/кг в среднем по 3
сортам, %
Таким образом, наиболее высокая концентрация свинца в почве
установлена в первый год проведения опытов. При последействии
содержание в почве подвижных форм свинца уменьшается. Выявленное
уменьшение подвижных форм свинца в почве связано с частичным
поглощением его растениями и переходом в труднодоступные формы.
80