CC BY
23
Литература
1. Сычев В.Г., Шафран С.А. Агрохимические свойства почв и эффективность минеральных удобрений. - М.: ВНИИА, 2013. - 296 с.
2. Лукин С.В., Четверикова Н.С. Мониторинг плодородия черноземов лесостепной зоны // Научные ведомости БелГУ. Серия: Естественные науки, 2011, № 9 (104), выпуск 15. - С. 184-190.
3. Державин Л.М. Применение минеральных удобрений в интенсивном земледелии // Зерновые культуры. Картофель. Лен-долгунец. Сахарная свекла. - М.: «Колос», 1992. - 272 с.
4. Ильюшенко И.В. Оценка влияния агрохимических свойств чернозема обыкновенного на эффективность минеральных удобрений при внесении под сахарную свеклу // Плодородие, 2014, № 4. - С. 6-7.
5. Швыркина С.В. Влияние агрохимических свойств дерново--подзолистых и серых лесных почв на эффективность применения минеральных удобрений под картофель: Автореф. дисс. к.с.-х.н. - М.: ВНИИА, 2014. - 25 с.
6. Козеичева Е.С. Влияние агрохимических свойств почв Центрального Нечерноземья на эффективность азотных удобрений: Автореф. дисс. к.б.н. - М.: ВНИИА, 2011. - 23 с.
УДК 550.4
ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
Е.С. Надежкина (научный руководитель - Е.Н. Закабукина, к.с.-х.н.)
Российский государственный аграрный заочный университет, e-mail: [email protected]
Дана экологическая оценка содержания тяжелых металлов в почвах Пензенской области. Рассматривается возможность использования селена в качестве средства для снижения токсичности некоторых металлов на начальных этапах онтогенеза яровой пшеницы.
Ключевые слова: тяжелые металлы, чернозем, селен, антиоксидантная защита растений.
ASSESSMENT OF HEAVY METALS CONTENT IN SOILS OF PENZA REGION
E.S. Nadezhkina
Russian State Agrarian Correspondence University, e-mail: [email protected]
In this article authors give the environmental assessment of heavy metals content in soils of Penza region. They also discuss the usage of selenium as a mean to reduce the toxicity of some metals in the early stages of spring wheat's ontogenesis.
Keywords: heavy metals, chernozem, selenium, plants antioxidant protection.
Накопление в почвах избыточных концентраций тяжелых металлов (ТМ) может представлять прямую угрозу экологической безопасности получаемой сельскохозяйственной продукции. Это обусловливает необходимость мониторинга содержания ТМ в почвенном покрове и разработку мер как по предотвращению поступления данных элементов в почву, так и по снижению токсичности уже имеющихся их концентраций [1-5].
Цель настоящей работы - экологическая оценка содержания ТМ в почвах Пензенской области и определение возможности использования селена для снижения токсичности некоторых металлов на начальных этапах онтогенеза яровой пшеницы.
Были проанализированы данные Государственного центра агрохимической службы «Пензенский» за 20 лет по содержанию ТМ в пахотном слое почв области, а также проведены лабораторные и вегетационные опыты по определению влияния свинца, кадмия и селена на ростовые и биохимические процессы в растениях пшеницы.
Почвенный покров области неоднороден и представлен различными почвами, в основном относящимися к двум типам - черноземных и серых лесных почв. Черноземы занимают 50,7% территории, они представлены следующими подтипами: выщелоченные, оподзоленные, типичные; в основном глинистые, тяжелосуглинистые и лессовидные. Серые лесные почвы занимают 1504,0 тыс. га, или 34,7% от общей площади, из них светло-серые составляют 37,1%, серые - 28,6 и темно-серые -34,3%. Светло-серые и серые лесные почвы в основном легкого гранулометрического состава. Особенность почв области заключается в том, что более 80% их имеет кислую реакцию среды.
Результаты. Выявлено, что 96,6-99,5% обследуемой площади по содержанию валовых форм свинца, меди, кадмия, марганца, ртути (100%) и цинка 81,8% относится к первой группе и их количество не представляет опасности для накопления в сельскохозяйственной продукции. Исключение составляет никель, по содержанию которого 67,9%
1. Содержание ТМ в почвах Пензенской области, мг/кг почвы
Металл Черноземы Серые лесные почвы
min max среднее min max среднее
Медь 10,6 18,6 14,3 2,5 17,0 13,0
Цинк 31,2 51,7 43,0 7,0 89,0 41,0
Кадмий 0,17 0,41 0,30 0,3 0,20 0,19
Свинец 11,2 17,0 14,0 2,5 20,0 14,0
Никель 19,1 44,3 26,0 11,0 55,0 37,0
Марганец 364 533 433 132 540 319
Ртуть 0,020 0,027 0,024 0,005 0,009 0,006
2. Показатели антиоксидантной защиты растений пшеницы
Вариант Каталаза, мк-моль Н2О2 • мин-1 • г-1 Пероксидаза, Емин-1т сырой массы Каротиноиды, мг/г сырой массы
1 2 3 1 2 3 1 2 3
Н2О 21,1 18,7 22,2 18,3 16,3 20,4 0,82 0,94 0,76
Se 23,2 21,1 24,9 17,2 16,4 20,9 0,64 0,87 0,72
Pb 25,9 21,9 25,7 19,5 17,9 20,0 0,89 0,70 0,62
Cd 26,1 21,3 26,2 20,4 20,3 21,4 1,03 0,64 0,54
Se + Pb 29,3 23,1 28,4 18,1 16,8 19,5 0,80 0,79 0,63
Se + Cd 31,6 26,2 27,6 18,3 17,1 20,3 0,73 0,76 0,59
НСР05 2,39 1,03 2,52 0,87 0,22 0,38 0,32 0,09 0,07
Примечание. Цифрами обозначены сорта яровой пшеницы: 1. Кинельская 59; 2. Тризо; 3. Фаворит.
площади относится ко второй группе, а на 8,6% -отмечается превышение ОДК. За последние 20 лет наблюдений существенных изменений содержания ТМ не произошло, за исключением марганца, количество которого увеличилось в 1,6 раза.
Анализ содержания ТМ в почвах указывает на пространственную неоднородность их распределения в основных типах почв области (табл. 1). Несмотря на то, что среднее содержание не превышает предельно-допустимый уровень на отдельных полях отмечаются высокие концентрации кадмия, никеля и свинца. Кроме того в кислых почвах увеличивается подвижность металлов и их транслокация в растения, что влияет на биохимические процессы и отражается на продуктивности сельскохозяйственных культур.
ТМ, попадая в растения, вызывают нарушение различных метаболических процессов, в которых активное участие принимают ферменты и низкомолекулярные соединения [5].
В проведенных опытах выявлено увеличение активности защитных ферментов каталазы и перокси-дазы в проростках пшеницы на вариантах с ТМ, что свидетельствует о возникновении окислительного стресса у молодых растений (табл. 2). Селен увеличивал каталазную активность, при этом наблюдалась выработка фермента в зависимости от сортовых особенностей пшеницы. Активность пероксидазы и содержание каротиноидов под действием селена снижались или оставались на уровне контроля.
В опытах установлено негативное действие кадмия в дозе 3 мг/л раствора и свинца - 50 мг/л на всхожесть семян яровой пшеницы, длину корней и побегов, количество листьев и массу растения.
Всхожесть семян снижалась в среднем на 37,038,5% по сравнению с контролем (обработка водой). Наиболее сильное уменьшение всхожести семян, длины корней, их массы и числа листьев отмечено по сорту Тризо. Наиболее устойчивым к действию ТМ оказался сорт Фаворит.
Селен в дозе 2 мг/л практически не оказывал воздействия на энергию прорастания и всхожесть семян, но влиял на развитие корневой системы 14 дневных растений. Селен, в форме селената натрия внесенный в совместно с ТМ, улучшал показатели ростовых процессов.
Таким образом, установлено, что за 20 лет наблюдений существенных изменений содержания ТМ в почвах Пензенской области не происходило за исключением марганца. Селен в форме селената натрия внесенный совместно с ТМ, улучшал показатели ростовых процессов растениях.
Литература
1. Черников В.А., Милащенко Н.З., Соколов О.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие / Устойчивость почв к антропогенному воздействию. Кн. 3. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2001. - 203 с.
2. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва - растение - удобрение / Под общей редакцией М.М. Овчаренко. - М.: ЦИНАО, 1997. - 289 с.
3. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.
4. Водяницкий Ю.Н. Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлоиды в загрязненных почвах. - М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2009. - 182 с.
5. Лукин С.В., Хижняк Р.М. Экологическая оценка содержания меди в агроценозах лесостепной зоны Центрального Черноземья (на примере Белгородской области) // Агроэкология, 2014, № 2. - С. 37-41.
