Научная статья на тему 'Накопление тяжелых металлов растениями фасоли на черноземе типичном'

Накопление тяжелых металлов растениями фасоли на черноземе типичном Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
443
74
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ / КАДМИЙ / МЕДЬ / СВИНЕЦ / ЦИНК / МИНЕРАЛЬНЫЕ / ОРГАНИЧЕСКИЕ / ИЗВЕСТКОВЫЕ УДОБРЕНИЯ / ФАСОЛЬ

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Лицуков Сергей Дмитриевич

В статье представлены агрохимические приемы, которые снижают поступление тяжелых металлов в растения фасоли на черноземе типичном тяжелосуглинистого гранулометрического состава. На основании полученных данных сделан вывод о том, что внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижают поступление тяжелых металлов в основную и побочную продукцию фасоли. Поступление меди и цинка в бобы фасоли ниже ПДК даже в вариантах загрязненных этими элементами. Интенсивнее накопление тяжелых металлов происходит в побочной продукции по сравнению с основной.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Накопление тяжелых металлов растениями фасоли на черноземе типичном»

НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ РАСТЕНИЯМИ ФАСОЛИ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ

С.Д. Лицуков

Аннотация. В статье представлены агрохимические приемы, которые снижают поступление тяжелых металлов в растения фасоли на черноземе типичном тяжелосуглинистого гранулометрического состава. На основании полученных данных сделан вывод о том, что внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижают поступление тяжелых металлов в основную и побочную продукцию фасоли. Поступление меди и цинка в бобы фасоли ниже ПДК даже в вариантах загрязненных этими элементами. Интенсивнее накопление тяжелых металлов происходит в побочной продукции по сравнению с основной.

Ключевые слова: тяжелые металлы; кадмий, медь; свинец; цинк; минеральные, органические, известковые удобрения, фасоль.

Одной из важнейших социальных и экономических задач является охрана окружающей среды от химического загрязнения. В настоящее время существует потенциальная опасность загрязнения почвы токсичными элементами. Основными источниками их поступления в почву являются тепловые электростанции, предприятия по добыче и переработке черных и цветных металлов, химическая промышленность, сельскохозяйственное производство и жилищно-коммунальные комплексы [1. - C 79; 2. - С74].

Почвы, загрязненные тяжелыми металлами, могут на долгие годы стать непригодными для производства экологически безопасной овощной продукции [3.-С.2]. В последние десятилетия из многочисленных загрязнителей природной среды наиболее опасны тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, цинк, медь, никель. Основная доля тяжелых металлов, загрязняющих природную среду, попадает в почву. Почва является мощным аккумулятором этих элементов и практически не теряет их со временем. Поэтому почвенные условия и биологические особенности самих растений имеют наибольшее значение [4.-С.48]. Это требует глубоких исследований в системе почва - удобрение - растение.

Разработка приемов, снижающих поступление тяжелых металлов в растения, является одной из основных задач при производстве сельскохозяйственной продукции.

Целью наших исследований являлось изучение приемов снижения поступления тяжелых металлов в основную и побочную продукцию фасоли.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние извести, навоза и совместного внесения извести и навоза на поступление кадмия, меди, свинца и цинка в основную и побочную продукцию.

Исследования проводились на черноземе типичном тяжелосуглинистого гранулометрического состава в условиях Белгородской области.

Опыт был заложен в четырехкратной повторности, по схеме:

1. Контроль (без удобрений и дополнительного внесения тяжелых металлов);

2. ^80Р180К180;

3. N^180^80 + ТМ;

4. N^180^80 + Известь (4 т/га) + ТМ;

5. N^180^80 + Навоз (50 т/га) + ТМ;

6. ^80Р180К180 + Известь (4 т/га) + Навоз (50 т/га) + ТМ;

7. ^60Рэб0К360 + ТМ.

Агрохимические показатели опытного участка: содержание гумуса - 5,8%, рНс - 5,6, подвижного фосфора - 312 мг/кг, обменного калия - 174 мг/кг, азота лег-когидролизуемого - 175 мг/кг. Посевная площадь делянки - 4,5 м2. Для проведения опыта использовали нитрофоску.

Минеральные, органические и известковые удобрения вносили одновременно на поверхность почвы и заделывали их при перекопке участка вручную. Тяжелые металлы в дозах: г^04(395,6 г/м2), РЬ(СН3СОО)2*РЬ(ОН)2 (82,0 г/м2), CuSO4(176,8 г/м2), CdSO4(l0,3 г/м2), вносили каждый отдельно, предварительно смешав их соли с почвой, для того, чтобы не было между ними непосредственного контакта. Затем почву делянки перекапывали.

Агрохимические показатели почвы определяли следующими методами: рНкс1 - потенциометрическим методом; гумус - по Тюрину; легкогидролизуемый азот - по Корнфилду; фосфор - по Чирикову; калий - по Чирикову. Содержание валовых форм тяжелых металлов на контроле: Сd - 1,05 мг/кг; Си - 24,89 мг/кг; РЬ -27,92 мг/кг; 2п - 76,69 мг/кг.

Содержание валовых форм тяжелых металлов на загрязненных делянках: Сd- 21,23 мг/кг; Си- 150,39 мг/кг; РЬ- 166,83 мг/кг; 2п- 171,49 мг/кг.

Определение тяжелых металлов проводили по методическим указаниям разработанным ЦИНАО(1993).

Особую опасность для людей и животных представляет накопление тяжелых металлов в продукции. Поэтому снижение поступления токсичных элементов в растениеводческую продукцию является одной из основных задач, при возделывании сельскохозяйственных культур на загрязненных тяжелыми металлами почвах.

Поступление элементов загрязнителей в бобы фасоли представлены в таблице 1. Содержание кадмия в бобах фасоли на контроле составило 0,069 мг/кг, при внесении минеральных удобрений поступление его увеличивалось и составило 0,075 мг/кг. В варианте N180P180K180 + ТМ содержание кадмия составило в бобах 0,123 мг/кг. что выше ПДК на 0,023 мг/кг. Внесение извести снижало содержание кадмия до уровня контроля и составило 0,063 мг/кг, что ниже ПДК на 0,037 мг/кг. и по сравнению с вариантом ^80Р180К180 + ТМ на 0,06 мг/кг. Внесение навоза также снижало содержание кадмия до уровня 0,76 ПДК или 0,076 мг/кг.

В варианте ^80Р180К180 + ТМ + навоз + известь содержание кадмия составило 0,069 мг/кг, что ниже ПДК на 0,031 мг/кг. Внесение двойной дозы минеральных удобрений на загрязненных делянках также снижало содержание кадмия в бобах фасоли, но незначительно. Следовательно, внесение извести снижает поступление

Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в бобах

фасоли в среднем за три года, мг/кг

Варианты еа Си РЬ гп

Контроль 0,069 0,94 0,56 14,86

N18(^180^80 0,075 0,91 0,59 13,65

Кш»?^.^™ + ТМ 0,123 2,91 0,74 23,40

^80РшК180 + ТМ + известь 0,063 1,08 0,56 13,24

Nl80Pl80Kl80 + ТМ + навоз 0,076 1,07 0,58 13,29

Nl80Pl80Kl80 + ТМ + навоз + известь 0,069 1,04 0,54 14,54

Nз6oPз6oKз6o+ ТМ 0,103 2,86 0,67 22,42

ПДК 0,10 10,0 0,5 50

кадмия на 49%, совместное внесение извести и навоза -на44%, а внесение навоза - на 38%.

Поступление меди в бобы фасоли незначительное даже в вариантах, загрязненных этим элементом. Содержание ее составляет от 2,91 мг/кг в варианте М18оР18оК18о + ТМ до 2,86 в варианте ^оРзбооКзбо+ ТМ, что составляет 29 и 28,6% соответственно от ПДК. В вариантах с внесением извести, навоза и совместном внесении извести и навоза наблюдается тенденция снижения накопления меди на 63 - 64% по сравнению с вариантом ^8оР18оК18о + ТМ.

Содержание свинца бобах фасоли даже на контрольном варианте составило 0,56 мг/кг, что выше ПДК на 0,06 мг/кг. В варианте ^8оР18оК18о + ТМ содержание свинца составило 0,74 мг/кг, что выше ПДК на 0,24 мг/кг. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало содержание свинца до уровня - 0,56; 0,58 и 0,54 мг/кг соответственно. Двойная доза минеральных удобрений снижала содержание свинца в бобах фасоли, но незначительно.

Содержание цинка на загрязненных почвах в бобах фасоли составило от 23,4 мг/кг до 13,24 мг/кг, что ниже ПДК на 26,6 мг/кг - 36,76 мг/кг. Наблюдается тенденция снижения поступления цинка в бобы фасоли в вариантах с внесением извести, навоза и совместном внесении извести и навоза на 10,16; 10,11 и 8,86 мг/кг соответственно. Двойная доза минеральных удобрений снижала поступление свинца в бобы фасоли , но незначительно, всего лишь на 0,98 мг/кг.

Мы изучали поступление тяжелых металлов в солому фасоли.

Данные о накоплении токсичных элементов в соломе фасоли представлены в таблице 2.

Анализ данных показывает, что максимальное накопление токсичных элементов происходит в соломе фасоли. На контрольном варианте содержание кадмия в соломе составило 0,404 мг/кг, что в 5,85 раза больше, чем в бобах, в варианте ^8оР18оК18о + ТМ содержание кадмия составило 1,105мг/кг, внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижают поступление этого элемента на 0,05 мг/кг, 0,454 и 0,401 мг/кг соответственно. Внесение двойной дозы минеральных удобрений на снижение накопления кадмия в ботве картофеля оказало незначительное влияние.

Содержание меди в соломе составило на контроле и в варианте с внесением минеральных удобрений 2,02 мг/кг. В варианте М18оР18оК18о + ТМ содержание меди увеличилось и составило 8,17 мг/кг. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало поступление меди в солому фасоли на 60; 54 и 55% соответственно. Двойная доза минеральных удобрений не снижала поступление элемента загрязнителя в солому фасоли.

Таблица 2 - Содержание тяжелых металлов в соломе

Содержание свинца в ботве картофеля на контроле и в варианте с внесением удобрений составило 2,72 и 2,73 мг/кг соответственно, в варианте ^8оР18оК18о + ТМ - 6,52 мг/кг, что в 2,4 раза выше, чем на контрольном

варианте. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало накопление этого элемента ботвой на 3,01 мг/кг, 2,89 мг/кг и 2,87 мг/кг соответственно. Двойная доза минеральных удобрений на снижение накопление этого элемента в соломе незначительно оказывало влияние.

Содержание цинка в соломе фасоли на контроле и в варианте Ni80Pi80Ki80 составило 20,59 и 20,09 мг/кг соответственно. На делянках, загрязненных тяжелыми металлами, содержание цинка увеличилось до 66,80 мг/кг (вариант Ni80Pi80Ki80 + ТМ). Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало содержание этого элемента в соломе до 43,38; 48,49 и 45,96 мг/кг соответственно. Двойная доза минеральных удобрений положительного влияния на снижение поступления этого элемента не оказала.

Исследования, проведенные нами, показывают, что интенсивнее накопление тяжелых металлов происходит соломой по сравнению с бобами фасоли. Максимальное накопление тяжелых металлов основной и побочной продукцией в вариантах N^oP^oK^o + ТМ и ^(РзвоКзво + ТМ.

Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижает поступление токсичных элементов в основную и побочную продукцию фасоли.

Список использованных источников

1 Иванова А.С. Медь в почвах садовых агроценозов Крыма // Агрохимия. - 1987. - №10. - С. 76-82.

2 Куликова Н.Н. Фитоиндикация содержания подвижных форм соединений тяжелых металлов в осадках промыш-ленно-бытовых сточных вод / Н.Н. Куликова, Л.Ф. Парадина,

A.Н. Сутурин и др. // Агрохимия. - 2004. - №11. - С.71-79.

3 Овчаренко М.Н., Шильников И.А., Комарова Н.А. Приемы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимический вестник. - 2005. - №3. - С. 2-4

4 Мальцев В.Ф., Бельченко С.А., Сорокин А.Е. Накопление тяжелых металлов в почве и растениях. Сборник научных трудов.- Биологизация земледелия в Нечерноземной зоне России. - Брянск, 2005.

Информация об авторе

Лицуков Сергей Дмитриевич, доктор сельскохозяйственных наук, декан агрономического факультета ФГБОУ ВО «Белгородский государственный аграрный университет им.

B.Я.Горина».

фасоли в среднем за три года, мг/кг

Варианты Сd Си Pb Zn

Контроль 0,404 2,02 2,72 20,59

Nl8oPl8oKl80 0,4l5 2,02 2,73 20,09

NI8(PI80KI80 + ТМ l,l05 8,l7 6,52 66,80

Nl8oPl8oKl80 + ТМ + известь 0,605 3,24 3,5l 43,38

Nl8oPl8oKl8o + ТМ + навоз 0,65l 3,77 3,63 48,49

Nl8oPl8oKl8o + ТМ + навоз + известь 0,704 3,69 3,65 45,96

N36OP36(K36O+ ТМ l,096 8,37 6,44 72,63

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.