Гидрология агроландшафта после проведения оросительной мелиорации Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

11-0 14Д

1Н1 150

К

-и *0 М|

1ГЙН клсяии ИМНМ* нимуич ьч--чли I ',-ц^ьп<

С’0||"[№11Ь *Си4Л1 I.1 :и0 0Е

Рисунок 1 - Динамика появления всходов яровой пшеницы (в % по отношению к контролю)

фллвыь&ы в проСл»

ШШФГПИМ

ПЬЛМЛш 1С1|4уЛ В1-. РП]

Рисунок 2 - Динамика накопления сырой массы пшеницы (в % по отношению к контролю)

Библиографический список - №1, с. 8-10.

1. Голубева Н.И. Результаты исследований 2. Применение нанотехнологий и наномате-по влиянию предпосевной обработки семян на риалов в АПК: Сб. докладов. - М.: ФГНУ «Росин-рост и развитие пшеницы. - Вестник РГАТУ, 2011. формагротех», 2008. - 96с.

УДК 581.12:65

О. А. Захарова, д-р с.-х. наук, доцент, Рязанский ГАТУ

ГИДРОЛОГИЯ АГРОЛАНДШАФТА ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ ОРОСИТЕЛЬНОЙ МЕЛИОРАЦИИ

Агроландшафт с ранее мелиорированными почвами после мелиоративного вмешательства остается крупным антропогенным включением с особым гидрохимическим режимом, обусловленным высокой нагрузкой различных компонентов. К таким компонентам можно отнести химические и микробиологические составляющие (Закржевский П. И. 1985; С. И. Колесников, 2005). При проведении мониторинга уровня грунтовых вод (ГВ) необходимо помнить, что их водные потоки и потоки поверхностных вод непрерывны во времени и по территории и имеют ярко выраженный вектор движения; они взаимосвязаны и взаимозависимы.

В 2010-2011 годах в рамках почвенно-

экологического мониторинга ранее мелиорированных земель в ОАО «Рязанский свинокомплекс» Рязанского района нами совместно с заведующим аналитической лабораторией ГНУ МФ ВНИИГиМ канд. техн. наук., доцентом К.Н. Евсен-киным и аспирантом А. Лутониным был проведен контроль уровня грунтовых вод и дана его сравнительная оценка с уровнями 1975 и 1997 годов при проведении оросительной мелиорации. С целью контроля все мелиоративные объекты снабжались наблюдательными скважинами, позволяющими измерить уровень грунтовых вод и отобрать пробы воды для анализа.

Известно, что орошение (в том числе сточными

© Захарова О. А., 2012

водами) ведет к возрастанию инфильтрации воды в почвы и грунты, что изменяет режим грунтовых вод (ГВ), водный и солевой балансы почв (Додоли-на В. Т., 1995).

В ОАО «Рязанский свинокомплекс» миграция определяется потерями воды и сбросами из не-облицованного пруда-накопителя, наличием лег-копроводящих воду путей (трещин, ходов корней и фауны, микро- и мезодепрессий), боковым оттоком влаги, снижением поверхностного стока и накоплением снега, уменьшением испарения из ГВ и др. Гидрологические последствия вызвало орошение сточными водами угодий свинокомплек-

са, проводимое в хозяйстве с 1975 по 2003 годы. Сточные воды свинокомплекса - это смесь сви-ностоков, технологической воды и хозяйственнобытовых вод п. Искра.

На территории сельскохозяйственных угодий ОАО «Рязанский свинокомплекс» протекает река Рака (рис.1). Как отмечает П.И.Закржевский (1980), воды реки являются факторами, объединяющими всю территорию в единую систему.

Режимные наблюдения за динамикой уровня грунтовых вод (УГВ) на агроландшафте были проведены замеры с помощью хлопушки (рис. 2-7).

Рисунок 1 - Река Рака

Рисунок 2 - Очистка скважины Рисунок 3 - Бур для очистки

наблюдательной скважины

Рисунок 5 - Наблюдательная скважина, обложенная полимерной трубкой

В 1974 году при проектировании оросительной системы в хозяйстве сотрудниками института «Ря-заньагроводпроект» было установлено, что гидрогеологические условия отличались незначительно на всем объекте: ложбины и повышенные участки незначительные. Грунтовые воды были вскрыты в среднем на глубине 6,0 м, в незначительных понижениях-до 6,2-6,3 м. Питание грунтовых вод - атмосферное и за счет подпитки из нижележащих горизонтов,

Рисунок 7 - Измерение уровня грунтовых вод с помощью хлопушки

в годы орошения - дополнительно за счет инфильтрации оросительной воды, в том числе сточных вод.

Агроландшафт в течение 1975-2011 годов был ежегодно занят сельскохозяйственными культурами: ячменем, многолетними травами (бобовозлаковой травосмесью), овсом и другими культурами, которые использовались на кормовые цели.

Минерализация грунтовых вод в ложбинах

- 33,12-56,65 г/дм3, на повышенных участках -

Рисунок 6 - Погружение хлопушки в скважину

Рисунок 4 - Открытая наблюдательная скважина

20,22-44,85 г/дм3.

Миграция определяется потерями воды из не-облицованного пруда-накопителя, а также обусловлена сбросами сточных вод. Пополнению запаса ГВ также способствуют: наличие легкопрово-дящих воду путей (трещин, ходов корней и фауны, микро- и мезодепрессий), боковой отток влаги, снижение поверхностного стока и накопление снега, уменьшение испарения из ГВ и другие.

Как показали результаты многолетних исследований 1995-2003 гг., длительное орошение сточными водами ведет к возрастанию инфильтрации воды в почвы и грунты, что изменяет уровень и режим грунтовых вод (ГВ) и водный и солевой балансы почв.

Так, уровень грунтовых вод с 1975 г. по 2011 г. повысился примерно на 0,8 м, что объясняется длительным орошения сточными водами и инфильтрацией оросительной воды вглубь почвы до уровня грунтовых вод, несмотря на наличие плужной подошвы, уплотнение почвы и наличие глины в горизонте А.Д.

При проведении научной работы в хозяйстве в 1995-1997 годах была установлена экологически безопасная норма в 300 кг/га азота сточных вод, причем данная норма рекомендовалась для внесения за несколько приемов во избежание развития поверхностного стока, ведущего к водной эрозии, учитывая впитывающую способность почвы. С 1998 по 2003 годы проводился авторский контроль за поливом сточными водами. Технология цикличного орошения была внедрена на площади 300 га и получен патент на способ орошения в 2002 г. (соавтор д-р техн. наук, профессор ВНИ-

УДК 574.2:581.133.8:633/635

ИГиМ (г. Москва) Кирейчева Л.В.) Однако, несмотря на агроэкологическую эффективность предложенной цикличной технологии, орошение сточными водами в хозяйстве по экономическим соображениям было прекращено в 2003 году.

Как было изложено выше, последействие длительного непрерывного орошения сточными водами привело к подъему уровня грунтовых вод на 0,8 м, в связи с чем зеркало вод обнаружено на глубине 5,2 м от дневной поверхности.

Однако прекращение мелиоративного воздействия на агроландшафт не привело к его стабилизации, т.к. из-за небольшого объема пруда-накопителя невозможно утилизировать всё количество сточных вод, поступающих в настоящее время в него с очистных сооружений, учитывая развитие инфраструктуры и рост народонаселения п. Искра, коммунально-бытовые и хозяйственные сточные воды которого поступают в очистные сооружения ОАО «Рязанский свинокомплекс». В связи с этим необходимо проведение дальнейших исследований грунтовых вод для получения более полной картины антропогенного влияния, связанного с ранее проведенными оросительными мелиорациями.

Библиографический список

1. Закржевский П.И. Гидрология. - М., 1980. - 125 с.

2. Додолина В.Т. Орошение сточными водами. - М.: Агропромиздат, 1995. - 112 с.

3. Колесников С.И. Почвоведение с основами геологии. - М.: РИОР, 2005. - 149 с

Ю. Н. Иванычева, соискатель, Рязанского ГМУ

Минздравсоцразвития

Т. В. Жеглова, соискатель, Рязанский ГАТУ

С. Д. Полищук, д-р техн. наук, профессор, Рязанский ГАГУ

ВЛИЯНИЕ НАНОПОРОШКОВ МЕДИ И ОКСИДА МЕДИ НА АКТИВНОСТЬ ФИТОГОРМОНОВ В ПРОРОСТКАХ ВИКИ И ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

\

Введение

Накоплен значительный экспериментальный материал относительно токсичности и нетоксич-ности некоторых наноматериалов для живых организмов. Отдельной задачей в этой области является изучение влияния наноматериалов на жизнедеятельность растений: на их рост и способность существовать и развиваться в среде, наполнен-

ной наноразмерными объектами. На этапах онтогенеза под влиянием различных условий внешней среды соотношение фитогормонов меняется, и именно это изменяет скорость и направление роста и морфогенеза растительных организмов. Нельзя также не учитывать, что одни гормоны могут оказывать влияние на ферменты, катализирующие синтез или разрушение других

© Иванычева Ю. Н., Жеглова Т. В., Полищук С. Д., 2012

Объекты и методы исследования

Было изучено действие нанапорошков меди и оксида меди на активность фитогормонов ци-токинина (ЦК), гиббереллина( ГК), абсцизовой кислоты(АБК) и индолилуксусных кислот (ИУК) вики и пшеницы, выращенных в песочном субстрате в течение месяца. Использовались водные суспензии нанопошков оксида меди размер 25 нм и меди размером 20-30 нм, которые были произведены в Московском институте стали и сплавов. Препараты имели произвольную форму частиц, высокую удельную поверхность (до 25 м2/г). Суспензию готовили согласно ТУ 931800-4270760-96 в ультразвуковой ванне (модель ПСБ-5735-5).

Определение цитокининов проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Условия хроматографирования: детектор ультрафиолетовый (модель ВТ 3030), длина волны - 268 пт, колонка исИгоБОтЬ РР-18, 6 ткт, 4x150. Подвижная фаза: ацетонитрил-вода-уксусная кислота (\/Л/ - 55:44:1), скорость потока

- 0,8 мл/мин, время удерживания - 10 мин. Биологическую активность гиббереллинов определяли по методу Франкленда и Уоринга. Подвижная фаза - 40%-ный водный раствор метанола, скорость потока - 0,5 мл/мин, время удерживания -12 мин. Условия хроматографирования для определения абсцизовой кмслоты (АБК): длина волны -254 пт, колонка исИгозогЬ РР-18, 6 ткт, 4x150. Подвижная фаза - 40%-ный водный раствор метанола, скорость потока - 0,6 мл/мин, время удерживания АБК - 12 мин. Для определения индо-лилуксусной кислоты длина волны - 350 пт. Минимальная регистрируемая концентрация ИУК как и остальных фитогормонов составила 2,0 нг в аликвоте пробы (20 мкл).

Результаты

Изменение содержания гормонов в вике (табл. 1) при обработке нанопорошком меди значительно отличается от результатов обработки нанопорошком оксида меди. При концентрации нанопорошка меди 1,00 г/га увеличивается содержание ЦК, ГК и ИУК. Количество АБК уменьшается на 9,1 % . Для 100 г/га значения ЦК, ГК и АБК ниже контроля примерно на 10%, а ИУК - выше на 2,6%.

Если учесть, что накопление АБК тормозит про-

цессы роста, индуцированные ИУК, цитокинином и гиббереллином и приводит к снижению фотосин-тетического фосфорилирования и интенсивности фотосинтеза(1,2,3), то нанопорошки меди должны стимулировать развитие растения. Возрастание активности гиббереллина, который считают гормоном роста, усиливает вытягивание стебля, увеличивает накопление углеводов, что было подтверждено в дальнейшем полевыми испытаниями. Нанопорошки меди во всём интервале изменения концентраций увеличивают содержание ИУК в меньшей степени при 100 г/га, а известно, что под влиянием ИУК возрастает сопряжённость окисления, фосфорилирования (коэффициент Р/О) и содержание в клетках АТФ. Это даёт основание считать, что ИУК увеличивает энергетическую эффективность дыхания растений [4,5]. Если учесть, что даже небольшие сдвиги в энергетическом потенциале клетки приводят к заметным изменениям в скорости различных ферментативных реакций, то нанопорошки меди должны усиливать передвижения питательных веществ и воды, что является одной из причин усиления роста растений.

Значительно более высокая концентрация нанопорошка меди -100 г/га - незначительно, в пределах 5-10%, уменьшает эти показатели, следовательно, использовать такие концентрации нецелесообразно.

При контакте семян вики с нанопорошком оксида меди количество АБК значительно возрастает относительно контроля: при 1,00 г/га - на 29,9%, а при 100 г/га - на 52,9%. Остальные показатели при концентрации 100 г/га изменяют свои значения на 22-53%. Таким образом, применять оксид меди в концентрациях выше 100 г/га опасно.

Результаты измерения активности фитогормонов для пшеницы яровой приведены на рис.1. Так же, как и в случае с викой, для яровой пшеницы отмечены незначительные колебания активности ИУК. Раствор нанопорошка меди с концентрацией 100 г/ га вызывает увеличение активности ИУК на 10,97%, с концентрацией 1,00 г/га - на 10,67 %. Раствор оксида меди с концентрацией 100 г/га увеличивает активность ИУК на 20 %, а с концентрацией 1,00 г/га -увеличивает активность только на 11,37 %.

Количество АБК практически не изменяется по сравнению с контролем. Следовательно, для

Таблица 1 - Содержание фитогормонов в опытных образцах вики

Вариант ФИТОГОРМОНЫ

ИУК нг/г сыр.мае % к контр. ЦК нг/г сыр.мае % к контр. ГК нг/г сыр. мае % к контр. АБК нг/г сыр.мае % к контр.

Контроль 7,69±0,47 - 589,15±3,60 - 25,02±0.06 - 72,35±0,57 -

Си-0,10 8,92±0,58 15,99 600,62±4,55 1,95 27,79±0,17 11,07 65,69±0,73 -9,21

Си-100,0 7,89±0,37 2,60 531,65±3,37 -9,76 22,04±0,26 -11,91 70,78±0,69 -2,17

Си0-0,10 8,56±0,83 11,31 433,00±5,38 -26,50 26,12±0,47 4,40 80,05±0,72 10,64

Си0-100,0 9,41 ±0,62 22,37 901,06±6,90 35,97 38,32±0,09 53,16 110,65±0,9 52,94

Примечание: Р < 0,05