CC BY
20
Ukrainian Journal of Ecology
Ukrainian Journal ofEcology, 2018, 8(1), 910-917 doi: 10.15421/2018_293
ORIGINAL ARTICLE UDC 504.075.098
Cadmium distribution in soils of Dnipropetrovsk oblast and its accumulation in crop production
V.I. Chorna1, N.V. Voroshylova1, V.A. Syrovatko2
1Dniprovsk State Agrarian and Economic University, Dnipro, Ukraine 2Branch of the State Institution «Institute for the Protection of Soils of Ukraine», Dnipro, Ukraine
Email: Khlyzina@ukr.net https://orcid. org/0000-0002-8815- 130X https://orcid.org/0000-0003-1434-3285 Received: 10.02.2018 Accepted: 15.03.2018
The challenge of environmental pollution by various chemicals occurs during assessment of pollutants accumulation in agricultural plants and influence of soil factors on this process and identification of fundamental mechanisms of heavy metals migration in the soil-plant system; heavy metals hold a special place among such pollutants. Danger of heavy metals entering in environment is determined by the fact that heavy metals do not degrade unlike organic pollutants, but can transform from one form to another. Contamination assessment of soil and agricultural plants by heavy metals (Cd) in the territory of Dnipropetrovsk region was conducted on 29 monitoring sites located on two soil types: ordinary chernozem and south ordinary chernozem. Cadmium intake from soil was studied on the main crops: grains and straw of wheat; and sunflower seed. Cadmium content was determined by the technique of atomic absorption spectrometry. Density of probability distribution on cadmium concentrations in soils and crop production was obtained by statistical modeling according to logarithmically normal distribution. It was established that only 3 components are distinguished within integral curve of probability distribution density on cadmium distribution in soil with the following sequence: ordinary chernozem, southern ordinary chernozem, and areas influenced pollution exposures of various degree. It has been established within the region that 23% of wheat grain crop have excess cadmium content. Secondary products (straw) have similar characteristics, but with higher average values and higher variability. It was established that 4 components are distinguished within integral curve of probability distribution density on sunflower seed with adequate mean values:Root system of the investigated plants performs a protective function, which inhibit cadmium transport in aboveground part of plants and its accumulation in generative and reproductive organs. Biological features of plants, along with the agrochemical properties of soil, can be attributed to the main factors that influence Cd transition from soil to agricultural plants. Key words: heavy metals, fertility, soil, agricultural crops
Розподш кадм1ю в грунтах ДшпропетровеькоТ облает та його акумуляфя в продукцп роелинництва
В.1. Чорна1, Н.В. Ворошилова1, В.О. Сироватко2
1Днiпровський державний аграрно-економiчний yHieepcumem, M^Hinpo, Украна 2Дн'тровська фiлiя Державноi установи «1нститут з охорони fpyHmie Украни», M^Hinpo, Украна
Email: Khlyzina@ukr.net https://orcid. org/0000-0002-8815- 130X https://orcid.org/0000-0003-1434-3285
Проблема забруднення середовища р1зними х1мнними речовинами, особливе мкце серед яких мають важк метали, проявляеться при оцЫц накопичення полютанлв у стьськогосподарських рослинах i впливу на цей процес фунтового фактору та виявлення основних закономiрностей мiграцií важких металiв в системi грунт - рослина. Небезпека надходження в довктля важких металiв визначаеться тим, що на вщмЫу вщ оргаычних забруднювачiв вони не руйнуються, а переходять з одыё' форми в Ышу. ОцЫку рiвнiв забруднення грунлв i стьськогосподарських рослин важкими металами (Cd) на територи Днтропетровсько'|' област проведено на дтянках, як розташован на двох типах грунлв: чорноземах звичайних i чорноземах твденних. Переход кадм^ з грунту вивчали на основних стьськогосподарських культурах: зерн та соломi пшениц^ нааны соняшника. Вмкт кадм^ визначали методом
атомно-абсорцГйноУ спектрометри. Щтьнкть розподту ймовiрностей концентраци кадмiя в грунтах i продукцп рослинництва отримали методом статистичного моделювання за логнормальним законом розподту. Встановлено, що в ¡нтегральнм кривiй щiльностi ймовiрностей розподiлу кадмГю в грунтах видiлено тiльки три компоненти з наступною послiдовнiстю: чорнозем звичайний, чорнозем пГвденний i площГ, якi знаходяться пiд впливом забруднення. Встановлено, що в зерн пшениц в Днтропетровсьюй областi 23% врожаю мають перевищення вмiсту кадмiю. Для вторинноУ продукцп (соломи) також спостерГгаеться пiдвищення концентраци кадмiю, але з бГльш високими величинами середньоУ та з бГльшою варiабельнiстю. В ¡нтегральнм кривм щГльносп ¡мовГрносп розподту кадмГю в насiннi соняшника видiлено чотири компоненти розподту з вщповщними середыми значеннями. Коренева система дослiджуваних рослин виконуе захисну фунщю, яка е перепоною для транспортування кадмГю у надземну частину рослин та накопичення його в генеративних та репродуктивних органах. Бюлопчы особливосп рослин, наряду з агрохiмiчними властивостями грунту, можна вщнести до основних факторiв, що впливають на перехiд кадмiю з грунту в стьськогосподарсью рослини.
Ключов! слова: важкi метали, родючкть, фунт, сiльськогосподарськi культури.
Грунт - це система, хЫчы складовi якою перебувають у поспйнм взаемодй' пщ впливом внутршых та зовншых факторiв геохiмiчноí мiграцií (Furdichko, 2014).
ХЫчы елементи та Ух сполуки знаходяться в ефективних фазах фунту (грунтовий розчин, фунтовий поглинаючий комплекс, фунтове повГтря, первиннi та вторинн матерiали, фунтова бiота тощо). Взаемозв'язок мГж цими фазами здiйснюеться через фунтовий розчин шляхом комплексоутворення, ¡онного обмЫу, розчинення, осадження, адсорбци та десорбци. Вивчаючи особливосп фГзико-хГмГчноУ мГграцГУ елеменлв та закономГрносп розподту у фунтах, необхщно базуватись на принципах системного дослГдження цГлГсносп, зв'язюв, функцюнування та розвитку тощо. Актуальнкть питання забруднення середовища рГзними хГмГчними речовинами, особливе мкце серед яких мають важк метали, проявляеться при оцЫц накопичення полютанлв у стьськогосподарських рослинах i впливу на цей процес фунтового фактору та виявлення основних закономГрностей мГграцГ'' важких металГв в систем! фунт - рослина (Kimakovska, 2006).
Стан навколишнього середовища i здоров'я населення залежить вГд рухливосп i бюдоступносп деяких мГкроелементГв. Тому поведЫка мкроелеменлв в екосистемах е прюритетною проблемою сучасноУ агроекологГУ. Еколопчы програми контролю забруднення фунлв мГкроелементами i особливо важкими металами начас е «гарячою» темою для дискуай (Kimakovska, 2006, Furdichko, 2014).
Грунти - природы накопичувачГ важких металл у навколишньому середовищГ. Вони е основним джерелом забруднення сумГжних середовищ, включаючи вищГ рослини. Близько 90% важких металл, що потрапили у довктля, акумулюються саме грунтами. Серед важких металл - забруднювачГв грунту i рослин в урбо- та агроландшафтах, можна видГлити свинець, мщь кадмм та цинк (Furdichko, 2014). Сьогодн мало вГдомо про механГзми накопичення рослинами важких металл, тому що основна увага придГлялася засвоенню ¡з грунлв сполук азоту, фосфору та ¡нших елеменлв живлення.
Важк метали характеризуються змЫною валентнГстю, низькою розчиннктю Ух пдроксидГв, а також високою здатнктю утворювати катюни та комплексы сполуки. ВГдомо, що до фактор^, як сприяють утриманню важких металл Грунтом вГдносяться: обмана адсорбцГя поверхн глин i гумусу, формування комплексних сполук з гумусом, поверхнева адсорбцГя пдратованими оксидами амонГю, залГза, марганцю, а також формування нерозчинних сполук, особливо при вГдновленнк Важк метали, як утримуються органГчною i колоУдною частинами Грунту, уповГльнюють процеси ытрифкаци, що мае важливе значення для родючосп фунлв (Dobrovolsky, Nikitin, 2012). Важлива роль у циркуляцГ'' важких металл у довктлГ належить фунтам. При насиченн Грунту хГмГчними компонентами, а саме, ксенобютиками, фунт може стати джерелом вторинного забруднення для води, водойм, атмосферного повГтря, для кормГв тварин i продуклв харчування людини.
ВГдомо, що важк метали займають одне з провщних мкць серед антропогенних забруднювачГв педосфери. Надлишкова Ух ктьюсть у рГзних компонентах бюсфери (фунл, водГ, фГтомаа) спричиняе пригннуючий i навГть токсичний вплив на бюту. Частина органГчних сполук, з якими зв'язуються метали, представлена продуктами мкробюлопчноУ дтльносл. Наприклад, ртуть характеризуеться здатнктю акумулюватися в ланках «харчового ланцюга».
Небезпека надходження в довкГлля важких металГв визначаеться тим, що на вщмЫу вщ органГчних забруднювачГв вони не руйнуються, а переходять з одыеУ форми в ¡ншу, зокрема включаються до оксидГв, солей, металоорганнних сполук тощо (Karpachevsky, Zubkova, 2010).
Забруднення грунлв важкими металами мае одразу двГ негативн сторони. По-перше, накопичуючись у грунт у великих кГлькостях, важк метали здатн змЫювати його бюлопчы властивостП знижуеться загальна чисельнГсть мГкроорганГзмГв, звужуеться Ух видовий склад, змЫюеться структура мкробоценозю, знижуеться ¡нтенсивнГсть основних мГкробюлопчних процеав i активнГсть грунтових ферменлв тощо. По-друге, потрапляючи по харчових ланцюгах з грунту в рослини, а полм - в органам тварин i людини, важк метали спричиняють у них важк захворювання (Kimakovska, 2006).
Важк метали мають здатнкть до акумуляцУ у грунтах високоУ буферностГ у значнГй кГлькостГ, попршуючи стан грунтовоУ бГоти, знижують урожайнкть сГльськогосподарських культур, впливають на родючкть грунту.
ПГд впливом пГдвищених концентрацм важких металГв спостерГгаеться рГзке зниження активносп ферментГв: амГлази, дегГдрогенази, уреази, ¡нвертази, каталази, i навГть чисельносл окремих агрономГчно цГнних груп мкроорганвмт.
При надммрнм кГлькосп важких металiв у грунт зменшуеться активнiсть метаболiчних процесiв, вщбуваються морфологiчнi трансформацГ'' у CTpyKTypi репродуктивних органГв та iншi змiни грунтово''' бiоти (Dobrovolsky, Nikitin, 2012). СтупЫь пригнiчення життедiяльностi мiкробоценозу залежить також вГд фiзiолого-бiохiмiчних властивостей конкретних металiв, що забруднюють грунт. Токсичний вплив важких металiв залежить вiд набору металiв та 'х взаемного впливу (антагонГстичного, синергiчного чи сумарного) на бюту (Furdichko, 2014). Потрапляючи з грунту в рослинн органiзми у надмiрних кiлькостях, важкi метали порушують в них обмiн речовин, що позначаеться на росл i розвитку рослин, особливо на початкових етапах. Саме цю особливГсть використовують при бютестуваны забрудненого грунту для встановлення його фГто токсичностi, пiд якою розумiють зниження тест-функцiй, що беруться з рослинного тест-об'екта на дослщжуваному грунтi, порiвняно з контролем.
Кадмм - один iз найнебезпечнiших токсиканлв зовнiшнього середовища. У природному середовищi кадмiй зустрiчаеться в дуже малих кГлькостях, саме тому його отруйна дiя була виявлена лише недавно. Сполуки кадмГю в невеликих кшькостях (0,1 мг/кг)мктяться в грунтi, багатьох продуктах, мЫеральних добривах, деяких фунгщидах. Джерелом кадмiю е арматура, пофарбована кадмiевими сполуками, пластмаса, яка використовуеться для машин, обладнання в сГльському господарствГ i харчовiй промисловостi. В усьому свт у довкiлля його викидаеться приблизно 500 т.
Кадмм майже неможливо вилучити з природного середовища, тому вЫ дедалi бшьше накопичуеться в ньому i потрапляе рiзними способами в харчовi ланцюги людей i тварин.
Забруднення фунтового покриву кадмiем вважаеться однiею з небезпечних еколопчних явищ, оскiльки вЫ накопичуеться в рослинах вище норми, навГть за незначним забрудненням фунту (Achasova, 2003). Особливо' уваги заслуговують сполуки кадмiю, тому що даний елемент належить до першого класу екологiчноí небезпеки. Значна частина кадмГю осiдае на Грунтах. Збiльшенню вмiсту кадмiю в фунт сприяе використання ммеральних добрив, якi мiстять незначн домiшки кадмiю (Grishko et al, 2012).
НайбГльше кадмiю ми отримуемо з рослинною 'жею. Кадмм легко переходить iз грунту в рослини, останн поглинають до 70% його з грунту i лише 30% - iз повiтря. Юльюсть кадмiю, що потрапляе до оргаызму людини, залежить не тiльки вГд споживання нею кадмiевмiсних харчових продуклв, а й великою мiрою вГд якостi и дiети. Зокрема, ферум може суттево змiнити акумуляцiю кадмГю. Достатня кiлькiсть феруму в кровГ, очевидно, гальмуе його акумуляцiю. КрГм того, великi дози вiтамiну D дГють як протиотрута пiд час отруення кадмiем.
Матерiали та методи дослщжень
Для оцiнки рiвнiв забруднення фунлв i сiльськогосподарських рослин важкими металами на територп Днiпропетровськоí област були вiдiбранi дiлянки, якi розташован на двох типах фунлв: чорноземах звичайних, чорноземах пГвденних. Вiдiбрали зразки фунлв з фунтово-рослинного шару (0-5см) та сiльськогосподарських рослин. Перехiд важких металiв з Грунту вивчали на основних сГльськогосподарських культурах: зернi та соломи пшениц^ насiннi соняшника. Вмкт важких металiв (Cd) в рослинних зразках визначали в зольних розчинах. Мiнералiзацiю зразюв рослин проводили методом сухого озолення. Вмкт дослiджуваних важких металiв визначали методом атомно-абсорбцмноУ спектрометр^ (С 115 М1).
Щшьнкть розподiлу ймовiрностей значень важких металiв в Грунтах i продукцГ'' рослинництва отримали методом статистичного моделювання за логнормальним законом розподГлу (Karandevev, Eysymont,1998). Аналiз фактичного матерiалу проводили на основГ математично' статистики з використанням видГленого тренду функцГ'' щГльностГ ГмовГрносл, яка дозволяе розрахувати величину вмГсту важких металiв у про6Г фунту та рослинного матерiалу у тм чи ГншГй пГдгрупГ статистичного ряду (Khomutinin et al, 2013). Варiанти сформованих рядГв розподГляли по визначеним дiапазонам у вГдповГдностГ до традицмного розподГлу, i за отриманими ймовГрностями будували кривГ розподГлу. З метою отримання бГльш деталiзованоí iнформацií до аналiзу був застосований статистично-вiрогiдний метод зпдно якого аналiз фактичного матерiалу проводили на основГ принципГв математично' статистики з використанням видiленого тренду функцГ'' щГльностГ ГмовГрностГ. (Karandevev, Eysymont,1998). Це дозволяе розраховувати ГмовГрнГсть вмГсту важких металГв в пробГ фунту або рослинного матерГалу, вичленити пГдгрупи за ступенем забруднення Гз Гнтегрального статистичного ряду, а також встановити вГдносний вмГст (вГдсоток) цих пГдгруп, якГ орГентованГ на вГдповГднГ площГ земель сГльськогосподарського призначення.
Для цього сформовано статистичнГ ряди з уах можливих даних, якГ були накопиченГ за два тури обстежень земель Д-МпропетровськоТ областГ i якГ мали достатню вГропднкть. Для грунтГв статистичнГ ряди мали кГльюсть варГант вГд 2x104 до 4x104; для продукцГ' рослинництва - вГд 2x103 до 4x103.
ДалГ використовували метод видГлення гаусГан з Гнтегрального (сумарного) розподГлу щГльностГ вГропдносп вГдповГдного статистичного ряду. Для цього ус значення виборки, що вГдповГдали дГапазону вГд мГнГмального до максимального значення, дГлили на 300 ГнтервалГв. За кГльюстю значень вмГсту кадмГю, як пГдпадали до того чи мшого Гнтервалу, будували Гнтегральний розподГл густини ГмовГрностГ Р у межах вГд мГнГмального до максимального значення. На експериментальних кривих розподГлу густини ГмовГрностГ видтяли явно вираженГ дГлянки гаусГан (з боку ммГмальних значень), логарифмували i апроксимували Ух квадратичною функцГею. ПотГм враховували те, що
In f (К, ) = а2 K + a K + а0,
a 2 _ 2 ' а1 2 ' a 0 _ 25 <5
0 ■
( 1-2^ ln A--- K
¿о2 у
1
де K - поточне значення; K - середне арифметичне значення; а - середне квадратичне вщхилення; А- амплiтуда
(максимальне значення iмовiрностi знаходження значень значенням K) i логарифмiчне уявлення функцп нормального розподiлу мае таку ж квадратичну залежнкть:
ln f К ) = ln A --1
2а
-I к - к
( Л2
к - к
V J
f (К) = Ae 1
2а2
2а2
2 K K
к г- +
а
ln A—
2
2а2
к
За значеннями коефщieнтiв 00, а1, а2 знаходили А, о, К i будували вщповщну гаусiану. Вилучивши дану складову iз сумарноТ складовоТ, будували наступну гаусану. Визначивши складовi теоретичного розподiлу, додавали Тх i отримували сумарнi кривi теоретичного розподiлу.
Кожна гаусiана вщповщала певнiй пiдгрупi забруднених грунтiв у структурi границь подiлу. Це свщчить про можливiсть iдентифiкацiТ основних пщгруп за максимумами гаусiан теоретичних кривих, отриманих з експериментальних розпод^в. Для визначення выносного вмiсту цих пщгруп у структурi границь подiлу вимiрювали частку площi вiдповiдноТ гаусiани по вщношенню до сумарноТ площi уах гаусiан, яка дорiвнювала одиницi - 100%.
Результати та |'х обговорення.
Кривi щiльностi iмовiрностi розподiлу кадм^ у фунт та Тх складовi компоненти наведенi на рис 1, 2.
В Ытегральнм кривiй щтьносп iмовiрностi розподiлу кадмiю в фунтах (рис. 1) видтено тiльки три компоненти (рис. 2),
але спостер^аеться наступна послщовнкть вiдповiдностi рiзних титв фунлв:
0,14 ± 0,028 мг/кг (62,1%) - вщповщае чорноземам звичайним;
0,21 ± 0,021 мг/кг (32,3%) - вщповщае чорноземам пiвденним;
0,28 ± 0,019 мг/кг (5,6 %) - вiдповiдаe площам, якi знаходяться пщ впливом того чи Ышого ступеня забруднення.
2
1
Рис. 1. 1нтегральна крива щiльностi iмовiрностi розподту кадмiю в Грунтах.
Рис. 2. Складовi компоненти ЫтегральноТ кривоТ розподту кадм^ в Грунтах.
Опр фун^в до забруднення кадмием визначаеться за критичними рiвнями вмiсту цього металу, при яких в рослинах i в середовищi в цiлому виявляються токсичнi ефекти, i тiсно пов'язаний з катюннообмЫною емнiстю фун^в. Для оцЫки ступеня забруднення сiльськогосподарських культур, зниження Тх поживноУ цiнностi i розробки заходiв, скерованих на отримання еколопчно чистот продукцГТ, зростае необхщнкть детального вивчення особливостей надходження i нагромадження кадмiю в рослинi.
Основним показником при вирощуванн сiльськогосподарських культур е урожайнкть та якiсть вирощеноУ продукцГТ. Висока фiтотоксичнiсть важких металiв, як встановлено численними дослiдженнями, знижуе продуктивнiсть рослин. Урожай - це Ытегральний показник, що складаеться з ряду елеменлв. Змiни будь-якого з елемен^в структури врожаю змiнюе i валовий урожай.
Результати статистичного аналiзу вмiсту кадмiю в середньостатистичному урожат (представленi на рис. 3, 4). - в Ытегральнм кривiй щГльносп iмовiрностi розподiлу кадмiю в зерн пшеницi (рис. 3) видiлено чотири компоненти розподГлу з вiдповiдними середыми значеннями (рис. 4): 0,036 ± 0,0072 мг/кг (48,7%) 0,058 ± 0,0070 мг/кг (30,5%) 0,069 ± 0,0036 мг/кг (17,7%) 0,093 ± 0,0046 мг/кг (3,1%)
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14
Вмют Cd, мг/кг
Рис. 3. 1нтегральна крива щiльностi iмовiрностi розподiлу кадмiю в зернi пшеницГ
Встановленi змiни в розподiлi кадм^ в зернi пшеницi, можливо, пояснюються впливом кадмiю, наприклад, через д^ дослiджуваного важкого металу на деяк бiохiмiчнi процеси в грунтi, в результат чого вiдбуваються змiни у поживному режимi рослин. Таким чином, дiя кадмiю на рослиннi оргаызми залежить вiд природи елемента, вмкту його в оточуючому середовищi, характеру грунту, форми хiмiчноУ сполуки, термЫу вiд моменту забруднення (Уи, 2007) .
Рис. 4. Складовi компоненти ЫтегральноУ кривоУ розподiлу кадмiю в зерн пшеницi.
Перевищення ГДК кадм^ спостерiгаeться у 2,3% вiд сумарного збору урожаю пшеницГ У вториннм продукцп (соломi) видiлено в Ытегральнм кривiй (рис. 5) три складовi компоненти: 0,15 ± 0,030 мг/кг (38,3%) 0,25 ± 0,029 мг/кг (57,3%) 0,39 ± 0,029 мг/кг (4,3%)
Рис. 5. 1нтегральна крива щтьносп iMOBipHOCTi розподту кадмлю в соломл пшеницi.
Для вторинно' продукци (солома) xapaKTepHi аналогiчнi особливостi, але з бтьш високими величинами середньо' та з бiльшою ваpiабельнiстю, так як середньоквадратичн вiдхилення вiдповiдних гаусан значно вищi.
Рис. 6. Складовi компоненти iнтегpальноï криво''' pозподiлу кадм^ в соломi пшеницi.
Пояснити високу мiгpацiйну здатнiсть кадмiю можна виходячи з його властивостей як бюлопчно активного металу. ВЫ легко вступае в реакцп обмiну, утворюе розчинн сполуки i важче iммобiлiзуeться фунтовими мiнеpалами та оpганiчною речовиною (Yruela, 2009).
Формування хiмiчного складу рослинного оргаызму визначаеться бiохiмiчними особливостями piзних оpганiв, вiком рослини i бiохiмiчними закономipностями зв'язку мiж елементами в оргаызмк Як бачимо, вмiст кадм^ в piзних частинах пшеницi може змЫюватися у широких межах.
Соняшник (Hlianthus aunuus L.,1753) - головна олмна культура в Укpаïнi, темпи виробництва яко!' зростають з року в рк. В поpiвняннi з Ышими культурами вiн мае високу рентабельнкть, що дозволило збiльшити поавы площi пiд цю культуру в 1,2 рази у 2016 роцк Соняшник вимогливий до грунлв. Найкращими для нього визнанi суглинки та супщан чорноземи. Ця культура Ытенсивного мiнеpального живлення потребуе запаав поживних речовин у фунл.
Рис. 7. 1нтегральна крива щiльностi iмовipностi pозподiлу кадмiю в насiннi соняшника.
Рис. 8. Складовi компоненти ЫтегральноУ кривоУ розподту кадмiю в HaciHHi соняшника.
В Ытегральнм кривiй щiльностi iмовiрностi розподту кадм^ в насiннi соняшника видтено чотири компоненти
розподiлу з вщповщними середнiми значеннями (рис. 8):
0,13 ± 0,026 мг/кг (25,8%)
0,22 ± 0,034 мг/кг (35,5%)
0,30 ± 0,026 мг/кг (24,%)
0,40 ± 0,030 мг/кг (14,5%)
Зпдно видiленим компонентам (гаусiанам), якi сформовав навколо вiдповiдних середнiх значень, можливо зробити висновок про те, що вiрогiднiсть забруднення насiння соняшника кадмieм на землях сiльськогосподарського призначення ДыпропепровськоУ областi дорiвнюe 7,2% (ГДК для олмноУ сировини -0,4 мг/кг), що вщповщае половинi площi четвертоУ компоненти.
Найчаспше рослини одержують кадмiй iз розчинного CdCl2. На iнтенсивнiсть накопичення мкроелемента рослинами впливае стан фунту, наприклад, при пiдвищеннi рН засвоюванкть кадмiю рослинами зменшуеться. Тому вапнування фунлв часто призводить до попршення всмоктування його коренями рослин. На зменшення його вмiсту в рослинах впливае присутнкть у фунт Ышого важкого металу - цинку (Grishko et al, 2012).
Не визначена потреба рослин у кадм^, однак вщомо, що надлишок його е токсичним i негативно впливае передуем на фiзiологiчнi процеси, зокрема на процесс фотоситезу. Дослщження проведем на листях соняшника, свiдчать, що при концентрацп кадмiю в них - (96 мкг/кг) знижувало ефективнкть фотосинтезу на 50%. Характерною ознакою кадмiю е рухливiсть: потрапляючи в рослину, вЫ швидко виводиться з оргаызму.
Висновки
Визначена залежнiсть мiж типом грунту i рiвнем накопичення полютанлв у сiльськогосподарських культурах. Запропонований iмовiрнiсно-статистичний аналiз з використанням фунщй щiльностi розподiлу iмовiрностi експериментальних даних вмiсту важких металiв, а саме кадм^ у грунтi i стьськогосподарських культурах, вiрогiдно вiдображуe Ух розподт у грунтах та накопичення у генеративних та репродуктивних органах.
Виявлен основы закономiрностi мiграцiУ кадмiю в системi грунт-рослина зi збiльшенням рiвня забруднення грунту важкими металами (Cd).
Бiологiчнi особливостi рослин, наряду з агрохiмiчними властивостям грунту, можна вщнести до основних факторiв, що випливають на перехiд кадм^ з грунту в рослини.
Зважаючи на значимiсть негативного впливу важких металiв на екологiчний стан та родючкть фунлв, якiсть стьськогосподарськоУ продукцп, умов iснування бiоти i здоров'я людини , необхiдно, з одного боку, полтшувати контроль за Ух надходженням в екосистеми, а з Ышого - удосконалювати технологiУ промислового виробництва з метою зменшення вию/^в важких металiв у навколишне природне середовище.
References
Achasova, A. (2003). Spatial heterogeneity of heavy metals content in soil. Bulletin of Agrarian Science, 3, 77-78 (in Ukrianian). Fontes, M.P.F., de Matos, A.T., da Costa, L.M et al. (2003). Competitive adsorption of zinc, cadmium, copper and lead in three highly-weathered Brazilian soils. Commun. Soil. Sci. and Plant Anal, 31(17-18.), 2939-2958.
Dobrovolsky, G.V., Nikitin, Y.D. (2012). Soils ecology. Conception on soils ecological functions. Moscow. Moscow State Universitsy Press (in Russian).
Furdichko, O.I. (2014a). Ecological bases of agrosphere balanced development in the context of European integration of Ukraine. Kyiv: DIA (in Ukrianian).
Furdichko, O.I. (2014b). Agroecology. Kyiv: Agrarian Science (in Ukrianian).
Grishko, B.M., Syshchikov, D.V., Piskova, O. M. (2012). Heavy metals: input into soils, translocation in plants and environmental hazards. NAS of Ukraine, Krivorihz. Botanical Garden, Soil Scientists and Agrochemists Community of Ukraine, Community of Plant Physiologists of Ukraine. Donetsk: Donbass (in Ukrainian).
Karandevev, D.A., Eysymont, I.M. (1998). Problems on estimation of probability densities by empirical data. Management of large systems, 1, 48-57 (in Russian).
Karpachevsky, L.O., Zubkova, T.A. (2010). Soil ecological functions in agrosphere. Soil Science, 11(3-4), 55-59 (in Ukrianian) Khomutinin, Y.V., Ivanov, Y.O., Kirichenko, V.K. (2013). Algorithm for decision-making on rehabilitation of agricultural lands contaminated with heavy natural radionuclides. Nuclear Physics and Power Engineering, 14(2). 183-193 (in Russian). Kimakovska, N.O. (2006). Heavy metals migration in soil-plant chain. Proceedings of V International Scientific Conference "Experience in Overcoming of Consequences of the Chornobyl Catastrophe in Agriculture and Forestry - 20 Years After the Chernobyl Nuclear Disaster". Zhytomyr. Agroecological State University Press (in Ukrianian). Yruela, I. (2009). Copper in plants: acquisition, transport and interactions. Funct. Plant Biol, 36, 409-430. https://doi.org/10.1071 /FP08288
Yu, F., Tang, Y., Zhou, X. et al. (2007). Subcellular distribution and chemical forms of cadmium at Arabis paniculate. Acta Sci. Natur. Univ. Sutyatseni. Natur. Sci, 46(6), 88-92.
Zhang, L., Song, F. (2005). Influence of zinc bringing in soil on cadmium absorption and accumulation of the maize plants at the different cadmium concentrations. J. Agro-Environ. Sci, 24(6), 1054-1058.
Citation:
Chorna, V.I., Voroshylova, N.V., Syrovatko, V.A. (2018). Cadmium distribution in soils of Dnipropetrovsk oblast and its accumulation in crop production. Ukrainian Journal of Ecology, 8(1), 910-917. I ("OE^^^MlThk work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0. License
