CC BY
72
АГРОЭКОЛОГИЯ
Известия ТСХА, выпуск 3, 2002 год
УДК 669.018.674.58.051
ТРАНСЛОКАЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЗАГРЯЗНЕННОМ АГРОЦЕНОЗЕ
А. В. РАСКАТОВ, В. А. ЧЕРНИКОВ, А. В. КУЗНЕЦОВ, В. А. РАСКАТОВ
(Кафедра экологии)
На искусственно загрязненных тяжелыми металлами (ТМ) дерново-подзолистых почвах в полевых условиях проводили сравнительное изучение действия известкования и применения органических и минеральных удобрений на транслокацию кадмия, свинца, цинка и меди в почве, в растениях картофеля, моркови и столовой свеклы. Показано, что существенного снижения подвижности металлов в почве и их поступления в растения можно достичь при одновременном использовании извести с навозом. Установлено влияние тяжелых металлов на качественные показатели продукции. Изучено изменение фракционно-группового состава гумуса почвы, загрязненной тяжелыми металлами, после известкования и внесения удобрений.
Среди тяжелых элементов наиболее распространенными загрязнителями являются ртуть, свинец, мышьяк, кадмий, цинк, медь, хром и никель. Постоянное потребление растительной продукции, выращенной даже на слабо загрязненных почвах, может приводить к кумулятивному эффекту. Ведение земледелия на загрязненных тяжелыми металлами почвах становится одной из актуальных практических задач, так
как выявлены значительные площади загрязненных пахотных почв, на которых уже сегодня необходимо проводить специальные мероприятия, предотвращающие загрязнение растительной продукции токсическими элементами. Большое значение приобретает использование извести и органических удобрений, повышающих
устойчивость растений к загрязнению. Однако данные, полученные в ряде исследо-
ваний, неоднозначны. Это связано с химическими, физико-химическими свойствами почв, особенностями растений и другими факторами. Несмотря на единодушную положительную оценку известкования в опубликованных работах [8, 15, 22, 23, 25, 26], получены различные результаты, характеризующие эффективность детокси-кационного действия известковых удобрений. Так, в опытах наибольший эффект получен при внесении только очень высокой дозы извести (30 т/га СаС03) [8]. Однако и при этом содержание в травах цинка, кадмия и меди было выше ПДК. По данным [11], применение доломитовой муки на орошаемой сточными водами дерново-подзолистой почве приводило к снижению содержания меди и цинка в растениях костреца безостого. Снижение поступления в растения меди и цинка под влиянием нейтрализации кислотности почвы достигало 200-300%. При внесении сланцевой золы в почве возрастало содержание подвижных форм молибдена, кобальта, марганца и бора [10]. В [16] указывается, что положительное влияние известкования на поступление тяжелых металлов в растения наблюдалось вплоть до применения извести в дозе 40 т/га. Эти
данные свидетельствуют о том, что уровень максимального действия доз извести на урожай и содержание тяжелых металлов в растительной продукции не совпадают. Следовательно, положительное влияние известкования как детоксиканта может проявляться не только на почвах с избыточной кислотностью, но и на почвах с оптимальной для роста и развития растений реакцией среды.
С органическим веществом почвы металлы могут образовывать комплексные соединения, которые менее доступны для поглощения растениями. Поэтому на почвах с высоким содержанием органического вещества опасность накопления избыточного количества тяжелых металлов в растениях меньше. Применение навоза, торфа, торфо-навозно-фосфоритных и других компостов позволяет использовать свойство многих органических соединений к комплексообразова-нию с тяжелыми металлами [15, 19, 21]. Образующиеся металлоорганические комплексы являются в большинстве случаев неспособными к преодолению клеточных
мембран на контакте почва — корень. При внесении органических удобрений подвижность металлов, как правило, снижается. Количест-
венное выражение этого процесса может быть подвержено резким изменениям и сильно зависит от реакции среды в почве. В то же время следует иметь в виду, что на гумусированных почвах могут образовываться и подвижные формы ТМ, связанные с органическим веществом, способные мигрировать за пределы корне-обитаемого слоя с инфильт-рационными водами [1, 3, 4, 17, 20, 24]. Наиболее устойчивые соединения тяжелые металлы в почве образуют с гуминовыми веществами [27]. Вследствие плохой растворимости комплексов с гуми-новыми кислотами, особенно в кислой среде, их можно рассматривать как запасное количество металлов в почве, связанное с органическим веществом.
Тяжелые металлы образуют комплексы и с фульвокис-лотами, устойчивость которых увеличивается с ростом рН [27]. Устойчивость метал-лоорганических комплексов может быть представлена в виде следующего ряда: V>Hg>Sn>Pb>Cu>Ni> >Co>Fe>Cd>Zn>Mn>Sr [8]. Обогащение почвы большим количеством органического
вещества снижает токсичность тяжелых металлов. По данным [14], органические удобрения (навоз, торф, ил) в оптимальных дозах сни-
жали токсичность металлов для растений. Подвижные формы свинца закреплялись при внесении в почву навоза (20 т/га) и суперфосфата (1,5 т/га), а медь — внесением в почву навоза (80 т/га).
В связи с этим большой практический интерес представляет изучение эффективности агрохимических приемов, позволяющих снижать подвижность тяжелых металлов в почве и их поступление в растения. Важное практическое значение имеют исследования с целью определения форм нахождения тяжелых металлов в почвах, их подвижности, трансформации, размеров выноса из почвы и оценки количеств, переходящих в пищевые цепи. Получение такой информации позволит разработать рекомендации по предотвращению и снижению загрязнения продукции растениеводства и животноводства.
Целью настоящих исследований являлось изучение транслокации кадмия, цинка, свинца и меди в системе почва — растение и оценка возможности получения безопасной продукции на загрязненных почвах. Для достижения конечной цели изучали: 1) динамику концентраций и степень трансформации тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве; 2) влияние тяжелых метал-
лов на урожай и качество картофеля, моркови и столовой свеклы; 3) воздействие навоза и извести на подвижность тяжелых металлов в почве и их миграцию; 4) фракционно-групповой состава гумуса почвы, загрязненной ТМ, после известкования и внесения удобрений.
Методика
Исследования проводились в Ивановской обл. на стационаре Государственной станции агрохимической службы «Ивановская», АОЗТ «Шуйское» Шуйского района на мелкоделяночном полевом
опыте в 1995—1998 гг. на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. В пахотном слое почвы содержалось: 2,1% гумуса, рНКС| — 5,3, Нг — 3,71 мг • экв/100 г, подвижного фосфора — 186 и калия — 174 мг/кг, Cd — 0,34; РЬ — 11; Zn — 26; Си — 5,3 мг/кг. Опыт проводился в 4-кратной повторности по схеме: 1 — контроль (без удобрений и без внесения тяжелых металлов); 2 — 80Ш0Р80К (фон); 3 — фон + + ТМ; 4 — фон + ТМ + известь 6 т/га; 5 — фон + ТМ+ + навоз 80 т/га; 6 — фон + +ТМ + известь 6 т/га + навоз 80 т/га; 7 — фон + +80Ш0Р80К + ТМ. Тяжелые металлы применяли в виде уксуснокислого кадмия, уксуснокислого свинца, серно-
кислого цинка и сернокислой меди: Cd — 5, РЬ — 100, Zn — 300, Си — 150 мг/кг почвы. Тяжелые металлы, известь и навоз вносили в почву в 1-й год опыта, минеральные удобрения — ежегодно. Растительными объектами были выбраны картофель сорта Резерв (1995), морковь сорта Шантонэ (1996) и столовая свекла сорта Бордо (1997). После уборки урожая изучели химическую характеристику почвы, определяли фракционно-
групповой состав гумуса, качество продукции. Определение тяжелых металлов в почвах проводили ацетатно-аммиачным буферным раствором (ААБ рН 4,8) и после мокрого озоления в азотной кислоте (НЫ03 1:1), а в растениях — после сухого озоления методом атомно-абсорбционной спектрофото-метрии [7].
Результаты
Изучение фракционно-
группового состава гумусовых кислот дерново-под-зо-листой почвы позволило выявить некоторые закономерности изменения ее качественного состояния и дать оценку количественному участию отдельных фракций гу-миновых (ГК) и фульвокис-лот (ФК), входящих в состав органического вещества. Контрольный вариант характе-
ризуется самым низким содержанием подвижных фракций ГК — 1,61%. При внесении навоза и NPK увеличилась доля этой фракции в общей сумме ГК, особенно в варианте совместного внесения извести и NPK — 3,91%. Наибольшее количество ГК, связанных с кальцием (фракция 2), наблюдалось в контроле — 21,8% и в варианте совместного внесения навоза и извести — 20,1%. Применение Ъ1РК, особенно на фоне извести и навоза, вызывало снижение фракции ГК, связанных с кальцием. Одновременно увеличивалось содержание ГК, связанных с устойчивыми формами полуторных окислов, при внесении NPK как отдельно, так и совместно с известью. В целом выход ГК увеличивался, особенно в вариантах, где вносили органические и минеральные удобрения на фоне извести. Содержание «агрессивной» фракции ФК практически не изменялось под действием навоза, но резко возрастало при внесении ОТК — с 5,65 до 6,30%. При известковании и внесении NPK как на фоне извести, так и без извести происходило увеличение фракции ФК, связанных с кальцией.
Полученные результаты
четко показывают, что фракционно-групповой со-
став гумуса исследуемой почвы существенно отличается от типичных дерново-подзолистых почв, так как наиболее ценная — 2-я фракция (черные ГК) — составляет 33,4—36,2% от Со6щ почвы, а это говорит о хорошей окультуренности почвы. Фракция 1-я, которая в неокультуренных дерново-
подзолистых почвах охватывает практически все извлекаемые из почвы гумусовые вещества, в данной почве составляет лишь 14-17% от Со6щ почвы.
Удобрения слабо влияли на показатели фракционно-группового состава. Однако отмечена тенденция: внесение №К без извести несколько увеличивает содержание 1а («агрессивные» ФК) и 1-й фракций, видимо, за счет подкисляющего воздействия NPK на почву (А рН = 0,26). Внесение извести оказывало противоположное действие, смягчало влияние NPK. Навоз также способствовал повышению
содержания 1-й фракции гумусовых веществ, главным образом, за счет ГК этой фракции. Однако механизм влияния NPK и навоза принципиально разный. Если в первом случае происходит перераспределение фрак-
ций, то навоз повышает их содержание за счет привно-са уже сформировавшихся
гумусовых веществ самого навоза. Сумма ГК и ФК по фракциям составляет 55,7— 61,7% к углероду гумуса (табл. 1). Уменьшающаяся доля негидролизуемого остатка, особенно в варианте 3, показывает увеличение подвижности гумуса, связанного все-таки с влиянием КРК. Незначительное увеличение негидролизуемого остатка в варианте, где применялся навоз, по сравнению с контролем (в данном случае с вариантом 3), является положительным фактом, т. е. здесь отмечается наивысшая прочность связи органического вещества почвы с ее минеральной частью, что затрудняет трансформацию стабильных компонентов гумусовых веществ.
Из
следует, что во всех вариантах опыта органическое вещество носит фульватно-гуматный характер, причем наилучшим качественным
составом характеризуется
гумус вариантов, где вносил-
соотношения Сгк/Сфк
ся навоз, как на фоне извести, так и без нее. Самое низкое значение относительной подвижности гумуса (Пг), по [9], получено в контроле — 0,58 и при совместном внесении извести и навоза — 0,56; при внесении КРК Пг составляет 0,70 и при применении органических удобрений значение увеличивается до 0,76. Во всех известкованных вариантах значение Пг ниже, чем в соответствующих вариантах без внесения извести. При внесении извести совместно с органическими удобрениями на фоне КРК Пг с 0,76 уменьшалось до 0,56, т. е. известь способствует переводу подвижных фракций органического вещества в гуматы и фуль-ваты кальция.
Данные исследований позволяют судить о существенных различиях степени воздействия минеральных удобрений, извести и навоза на состояние тяжелых металлов в почве и интенсивность их поступления в растительную
Таблица 1
Качественные показатели гумуса
Вариант с„ + сфк С-гк/С-фк п,
1. Контроль 55,7 1,30 0,58
3. ЫРК + ТМ 58,4 1,31 0,70
4. ЫРК + ТМ + известь 61,7 1,27 0,59
5. ЫРК + ТМ + навоз 56,3 1,38 0,76
6. ЫРК + ТМ + известь + навоз 59,4 1,34 0,56
Предельная ошибка 2,95 0,05 0,10
продукцию. Показатели, характеризующие физико-химические свойства почв, относятся к наиболее динамичным, поэтому за время опыта они претерпели существенные изменения. Применение NPK способствовало под-кислению почвенной среды (А рН = 0,22), известь б т/га сдвигала значение рН в сторону нейтрализации (А рН = = 0,72). Подщелачивающее действие на почву оказало также и внесение навоза как раздельно (А рН = 0,41), так и совместно с известью (А рН = 0,60). Самое низкое значение рН отмечено в вариантах 3 и 7, где определенное воздействие на под-кисление почвы, по-видимому, оказало №К.
Дозы тяжелых металлов, примененные в опыте, рассчитывались для создания
наиболее типичных уровней загрязнения почв. Однако существенного снижения
урожайности как картофеля, так и моркови и столовой свеклы отмечено не было (рис. 1). Значительная прибавка урожайности культур получена при применении NPK. Испытанные дозы извести и навоза являются достаточно эффективными на дерново-подзолистых почвах для моркови и столовой свеклы. Все культуры дали достоверную прибавку урожая, особенно в варианте с совместным применением известковой муки и навоза. При известковании непосредственно под картофель произошло снижение урожая, что, по литературным данным, объясняется сильной чувствительностью культуры к резкому уменьшению усвояемых соединений
Рис. 1. Изменение урожайности культур в опыте в зависимости от обработки почвы, ц/га.
бора в почве. Морковь и столовая свекла наиболее чувствительны к кислотности и положительно отзываются на известкование. При последействии навоза получена более высокая прибавка урожая свеклы, чем в варианте с известкованием.
В результате внесения в почву тяжелых металлов во всех вариантах опыта отмечено увеличение их содержания в почве. Наименьшее количество подвижного Cd было в вариантах с известью, а наибольшее — при внесении органических удобрений Подвижность Cd варьировала от 66 до 86%, составляя в среднем 77% его валового содержания, причем максимальное ее значение отмечено в варианте с применением навоза. Объяснением этого явления может служить то, что при внесении в почву недостаточно разложившегося навоза Cd образует металлоорганические комплексы с подвижными низкомолекулярными органическими соединениями, которые образуются в почве при взаимодействии такого навоза (его растворимой фракции) с почвенным раствором [15]. Доля подвижного и валового Cd составила 62-72 и 86-96% к внесенной дозе соответственно. Это указывает на относительно слабую способность исследу-
емой почвы закреплять Cd, что подтверждается химическими показателями почвы.
Уменьшение подвижных
форм РЬ на 8% в варианте с внесением двойной дозы КРК связано с подкислением почвенной среды (рНКС1 5,02) и последующей миграцией РЬ за пределы Атах. Подвижность РЬ колебалась от 24 до 55%, составляя в среднем 37% его валового содержания. ААБ извлекал 24-35% от внесенной дозы РЬ, что указывает на закрепление его почвой.
Подвижность Zn колебалась в пределах 62-77%. Уменьшение подвижности
наблюдается в варианте с внесением извести на 15%, что объясняется подщела-чиванием почвы (рНКС1 5,39). Высокая подвижность Zn в 3-м и 7-м вариантах с применением только КРК (соответственно 72 и 77%) объясняется подкислением почвы (рН 5,07 и 5,02). Некоторое уменьшение содержания валового Zn в этих вариантах может быть связано с частичной миграцией его за пре-делых Атах. Отмечена высокая экстрагируемость Zn как ААБ — 56-61%, так и НШ3 — 79-96% от внесенной дозы металла.
Установлено уменьшение содержания подвижной Си при известковании (4%) и совместном внесении извести и
навоза (7%). Хотя Си характеризуется низкой подвижностью в почве [15], в нашем опыте она колебалась от 45 до 52%, что можно связать с низким рН почвы. В вытяжку ААБ переходило 39-48% внесенной дозы металла, причем максимальные значения отмечены в вариантах с ОТК и 2№К.
При выращивании моркови (1-й год последействия) подвижность Cd варьировала в пределах 43-89%, причем меньшее значение характерно для загрязненных вариантов. Подвижность металла снизилась в варианте с применением извести (24%) и навоза (10%), а также при их совместном последействии (18%). В вариантах с навозом снижение подвижности Cd, возможно, связано с образованием малорастворимых металлоорганических комплексов (при взаимодействии с коллоидно-дисперсной фракцией навоза) [15]. В варианте с двойной дозой NPK произошло значительное увеличение подвижности Cd (6%), что обусловлено физиологической кислотностью NPK. Отмечено уменьшение подвижности РЬ при применении извести (21%) и совместно с навозом (12%). Снижение подвижности Zn в варианте с совместным применением навоза и извести на 13% объясняется образова-
нием нерастворимых карбонатов (известь) и малорастворимых металлоорганических комплексов (коллоидно-дисперсная фракция навоза). Отмечено увеличение подвижности Zn на 17% при внесении двойной дозы NPK, что связано с их подкисляющим действием (рН 4,93). Подвижность Си уменьшилась в вариантах с известью на 15% и известью с навозом — на 17%. Подвижность Cd после возделывания столовой свеклы изменялась от 33 до 72% на загрязненных вариантах, причем минимальное значение отмечено при совместном применении извести и навоза, а максимальное — в варианте с использованием двойной дозы ОТК (табл. 2).
Уменьшение содержания подвижного РЬ по сравнению с уровнем в 3-м варианте произошло в вариантах с использованием навоза как раздельно (14%), так и совместно с известью (12%), т. е. и органическое удобрение и мелиорант оказали закрепляющее действие на соединения РЬ в почве. Снижение подвижности металла обусловлено увеличением
содержания ГК и уменьшением содержания ФК. Содержание подвижного Zn в почве и его доля к валовому содержанию снизились в вариантах с известкованием
Влияние удобрений и извести на содержание ТМ в Апах (выт. ААБ и НКОа) после возделывания столовой свеклы (мг/кг)
Вариант опыта рнка Сс1 РЬ гп Си
нш. ааб % от вал. НЮ, ааб % от вал. шо3 ааб % от вал. нш3 ааб % от вал.
1. Контроль 5,17 0,35 0,29 84 11,1 4,53 41 31 20 65 5,00 3,1 63
2. 80Ы80Р80К (фон) 4,95 0,33 0,30 91 12,3 5,98 49 31 21 68 5,20 3,04 59
3. Фон + ТМ 4,91 4,14 2,87 69 72 31 43 166 158 95 110 62 56
4. Фон + ТМ + из-
весть 5,63 4,93 1,91 39 84 14 17 180 92 51 91 30 33
5. Фон + ТМ + навоз 5,32 4,17 2,21 53 73 21 29 231 143 62 100 49 49
6. Фон + ТМ + из-
весть + навоз 5,51 4,70 1,54 33 70 22 31 230 91 40 122 50 41
7. Фон+80Ы80Р80К +
+ТМ 4,84 4,67 3,34 72 61 37 61 176 161 91 95 66 69
нср05 0,16 0,81 0,28 — 16 8 — 32 16 — 21 11 —
как раздельно, так и совместно с навозом. Уменьшение подвижности Zn отмечено в 4-м и 6-м вариантах (44 и 55%). Установлено уменьшение подвижности Си в 4-, 5-и 6-м вариантах соответственно на 23, 7 и 15%.
За 3 года исследований подвижность металлов
уменьшалась в ряду: Cd> ^п>РЬ>Си.
На загрязненной ТМ почве опыта поглощение металлов картофелем возросло, особенно в 3-м варианте для Cd и Си как в клубнях, так и в ботве. Концентрация Cd в клубнях составила более 1,5 ПДК Его концентрация в ботве, так же как и Си, превысила установленные МДУ. Изучаемые агрохимические приемы существенно повлияли на поступление ТМ в растительную продукцию.
Известкование почвы снизило содержание Zn в клубнях картофеля на 16%. Количество металлов в ботве уменьшилось в 2-8 раз. Применение навоза привело к уменьшению содержания Cd в ботве картофеля, но содержание Zn и Си в ботве было в 1,5-2,5 раза больше, чем в варианте с известкованием.
В отношении остальных ТМ, особенно Zn и Си, удалось заметно снизить их содержание как в клубнях, так и в ботве. Содержание РЬ в клубнях не изменилось, од-
нако в ботве его концентрация уменьшилась более чем в 2 раза. Внесение дополнительной дозы КРК увеличило содержание Cd, Zn и РЬ в ботве картофеля, что связано с увеличением их подвижности в почве.
Последействие извести
способствовало снижению
аккумуляции Cd и Zn корнеплодами моркови соответственно на 20 и 9% (табл. 3). Для Си, напротив, наблюдалось увеличение концентрации в ботве на 13%. Последействие навоза было более эффективно. Содержание Cd и Zn в корнеплодах моркови уменьшилось на 40 и 20%, а содержание их в ботве, напротив, возросло на 25 и 37%.
Поступление Си в растения моркови увеличилось в результате последействия
навоза на 14%. Уменьшение содержания Cd и Zn в корнеплодах связано со снижением подвижности металлов в почве под действием навоза. При совместном последействии извести и навоза содержание Cd в корнеплодах снизилось на 40%, в результате этого корнеплоды моркови могут быть использованы в пищу человека. Содержание же Zn уменьшилось на 12% в корнеплодах и на 55% возросло в ботве, т. е. была получена более безопасная для употребления в пищу основная продукция культуры.
Содержание Cd и Zn в моркови (мг/кг)
Вариант опыта Сс1 2п
корне- ботва корне- ботва
плоды плоды
1. Контроль 0,01 0,18 2,25 4,30
2.80Ш0Р80К (фон) 0,01 0,19 2,96 5,61
3. Фон + ТМ 0,05 0,48 5,76 21,1
4. Фон + ТМ + известь 0,04 0,59 5,26 25,6
5. Фон + ТМ + навоз 0,03 0,60 4,57 29,0
6. Фон + ТМ + известь + навоз 0,03 0,46 5,10 32,7
7. Фон + 80Ш0Р80К + ТМ 0,04 0,65 5,56 48,0
НСР05 0,01 0,12 0,41 5,24
ПДК [13] 0,03 — 10,0 —
МДУ [5] 0,3 0,3 50 50
Таблица 4 Содержание тяжелых металлов в столовой свекле (мг/кг)
Вариант опыта Сс1 РЬ гп Си
корнеплоды ботва корнеплоды ботва корнеплоды ботва корнеплоды ботва
1. Контроль 0,004 0,12 0,08 0,25 10,1 14,9 0,65 1,80
2. 80Ы80Р80К (фон) 0,003 0,18 0,08 0,30 11,9 16,3 0,77 1,91
3. Фон + ТМ 0,18 0,46 0,19 0,84 28,5 34,5 2,11 2,98
4. Фон + ТМ + известь 0,07 0.41 0,42 1,01 14,8 21,1 2,31 2,86
5. Фон + ТМ + навоз 0,09 0,58 0,35 0,71 15,1 25,1 1,84 2,15
6. Фон + ТМ + известь +
+ навоз 0,03 0,39 0,33 0,62 9,51 15,3 1,82 2,65
7. Фон + 80М80Р80К +
+ ТМ 0,11 0,35 0,39 0,93 25,7 31,2 2,32 3,45
нср05 0,08 0,07 0,14 0,22 0,41 5,24 0,22 0,46
ПДК [13] 0,03 — 0,5 — 10,0 — 5,0 —
МДУ [5] 0,3 0,3 5 5 50 50 30 30
При загрязнении почвы ТМ содержание Cd и Zn в корнеплодах столовой свеклы превысило ПДК соответствен-
но в 6 и 2,5 раза (табл. 4). Содержание Cd в ботве также увеличилось до 1,5 МДУ. Последействие извести про-
явилось в снижении содержания Cd и Zn в корнеплодах и последнего — в ботве свеклы. Содержание РЬ в корнеплодах, напротив, возросло в 2 раза. Концентрация Си в свекле практически не изменилась. Второе последействие навоза уменьшило накопление Cd, Zn и Си в ботве опытной культуры. Однако наблюдалось увеличение содержания РЬ в корнеплодах, a Cd — в ботве свеклы. Во 2-й год последействия извести и навоза, примененных раздельно, не уменьшилось накопление Cd и Zn в свекле до уровней ПДК и МДУ. Содержание РЬ и Си оставалось намного ниже установленных нормативов. В результате совместного последействия навоза и извести содержание Cd и Zn в корнеплодах свеклы уменьшилось до ПДК, а для Zn — до МДУ в ботве культуры. Количество Си в основной продукции также несколько снизилось, а РЬ увеличилось до 0,33 мг/кг. В ботве, напротив, концентрация РЬ уменьшилась до уровня 0,62 мг/кг.
Таким образом, наиболее эффективной защитой от поступления избыточных количеств токсичных металлов в корнеплоды обладает морковь, а наименее — свекла, промежуточное положение
занимает картофель. Однако
навоз может оказывать двойственное влияние на подвижность тяжелых металлов в почве, как уже указывалось в [12].
Для картофеля установлены наибольшие КН как для клубней (по Cd — 0,33, Pb — 0,16 и Си — 11), так и для ботвы (по Zn — 6,52 и Си — 11,4). Свекла характеризуется наибольшими КН: для корнеплодов по Zn — 1,13 и для ботвы по Cd — 2,65 и РЬ — 0,35. Наименьшие КН по всем металлам получены для моркови, что также свидетельствует о наиболее эффективной защите данной культуры от поступления избыточных количеств токсичных металлов [6] и о более благоприятных почвенных условиях в вариантах с использованием известкования и удобрений.
Анализ полученной продукции показал, что загрязнение почвы ТМ ведет к изменению накопления основных химических веществ изучаемыми культурами. Установлено, что ТМ оказывают стимулирующее действие на поступление азота, а также они могут снижать поступление фосфора в растения [2]. Полученные результаты показывают аналогичную тенденцию для картофеля, моркови и столовой свеклы. Так, содержание общего азота соответственно
возросло на 8, 7 и 5%, а содержание фосфора уменьшилось на 36, 10 и 28%. Для свеклы отмечено незначительное увеличение содержания протеина при загрязнении почвы.
Выводы
1. Известь и навоз положительно влияют на химические показатели почвы и способствуют уменьшению подвижности ТМ при их внесении. Применение КРК увеличивает подвижность металлов. За 3 года опыта она уменьшалась в ряду: Cd>
2. При загрязнении почвы Cd, РЬ, Zn и Си до двух ПДК (ОДК) их концентрация в картофеле, моркови и столовой свекле превышает установленные нормативы. Применение извести и навоза позволяет снизить ее в 28 раз. Продукция моркови и свеклы, полученная при совместном последействии навоза и извести, является безопасной для употребления в пищу человека. Внесение КРК увеличивает содержание ТМ в изученных культурах.
3. По накоплению ТМ культуры располагаются в убывающий ряд: картофель > столовая свекла > > морковь.
4. Загрязнение почвы ТМ до двух ПДК (ОДК) не влияет на
урожайность овощных культур, но вызывает увеличение содержания азота и снижение содержания фосфора. Ухудшается качество корнеклубнеплодов: снижается содержание каротина, сахаров и клетчатки, увеличивается количество нитратов.
5. Внесение КРК способствует увеличению содержания 1-й фракции ГВ и фракции «агрессивных» ФК. Внесение извести оказывает противоположное действие. Применение навоза проявляется в повышении содержания 1-й фракции ГВ, главным образом, за счет ГК.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аржанова В. С., Елпатъ-евский П. В. Миграция микроэлементов в бурых горнолесных почвах. — Почвоведение, 1979, № 11, с. 51—60. — 2. Бабкин В. В.,Завалин А. А. Физиолого-биохимические аспекты действия тяжелых металлов на растения. — Химия в сельском хозяйстве, 1995, № 5, с. 17-21. — 3. Вар-шал Г. М., Кощеева И. Я. и др. Изучение органических веществ в поверхностных водах и их взаимодействие с ионами металлов. — Геохимия, 1979, № 9, с. 598—607. — 4. Воробьева Л. А., Рудакова Т. А. Об уровне концентраций некоторых химических элементов в природных вод-
ных растворах. — Почвоведение, 1980, № 3, с. 5058. — 5. Временные максимально-допустимые уровни (МДУ) химических элементов в кормах для сельскохозяйственных животных. № 12341281-87 от 16.07.87. — 6. Глу-ховский А. Б., Сергеев В. Г., Ежов М. Ю. Влияние навоза, пестицидов и близости автотрассы на содержание тяжелых металлов в почве и растениях. — Матер, науч-практ. конф. 21-24 дек., 1992. — 7. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992. — 8. Овча-ренко М. М., Шильников И. А. и др. Тяжелые металлы в системе почва — растение — удобрение. М., 1997. — 9. Орлов Д. С. Биогеохимические принципы и правила гумусо-образования. — Почвоведение, 1988, № 7, с. 83-91. — 10. Панасин В. И., Широков В. В. Динамика выноса микроэлементов из почв дренажными водами. — Химия в сельск. хоз-ве, 1987, № 7, с. 67—69. — 11. Петраш В. Г., Деберон Ю. Г. В кн.: Влияние химизации земледелия на содержание тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства. М., 1988, с. 83-86. — 12. Раскатов А. В., Соколова С. А.,
Яшин И. М. Влияние применения навоза и известкования на миграцию и поглощение *Zn и *Cd в супесчаной дерново-подзолистой почве. — Изв. ТСХА, 1999, вып. 3, с. 84-98. — 13. Сан ПиН 2.3.2.560-96 от 24.10.96, № 27. — 14. Хасбиуллина Р. Г., Федоров А. А., Опарин А. Ю. Вопр. технол. воздел, с.-х. культур в Прим. крае. При-мор. НИИ с.-х. Новосибирск,
1991, с. 33-36. — 15. Черных Н. А., Овчаренко М. М. и др. Приемы снижения фи-тотоксичности тяжелых металлов. — Агрохимия. 1995. № 9. С. 101-107. — 16. Шилъ-ников И. А., Лебедева JI. А. и др. Факторы, влияющие на поступление тяжелых металлов в растения. — Агрохимия, 1994, № 10, с. 94-101. — 17' Яшин И. М.Водораствори-мые органические вещества почв таежной зоны и их экологические функции. Докт. дис. М., 1993. — 18. Abdel-Saheb J. A., SchwabA. Р. а. о. — Amer. Soc. Agron. Annu. Met.
1992, p. 30. — 19. Anders-son A. — Swedish J. agric. 1976, vol. 6, p. 27-36. — 20. Bloomfild C., Kelso W. I., Pru-den G. J. — Soil Sci., 1976, vol. 27, № 1, p. 16-31. — 21. Eriksson J. E. — Water, Air, and Soil Pollution, 1988, vol. 40, p. 359—373. — 22. Eriksson J. E.— Water, Air, and Soil Pollution, 1989, vol. 48, p. 317-335. — 23. Eriksson J. E. — Water,
Air, and Soil Pollution, 1990, vol. 49, p. 355-368. — 24. Herms V., Brummer G. — Environ. Effect Org. and Inorg. Contam. Sewage Sludge. Рос. Work. Stevenage, 1983, p. 209-214. — 25. Kuo S., Jellum E. J., Baker A. S. — Soil
Sci, 1985, vol. 139, N 2, p. 122130. — 26. Otabbong E., Siman G., Karlik B. — Acta Agric. Scand., Sect. B. Soil and Plant Sci. 1993, vol. 43, p. 129 — 133. — 27. Stevenson F. J. — Soil Sci., 1977, vol. 123, № 1, p. 10-17.
Статья поступила 20 декабря 2001 г.
SUMMARY
Comparative investigation of the effect of liming and application of organic and mineral fertilizers on translocation of cadmium, plumbum, zinc and copper in the soil and in plants of potato, carrot and red beet and their effect on the yield and it quality was conducted under field conditions on soddy-podzolic soils artificially contaminated with heavy metals. It has been shown that substantially lower mobility of metals in soil and their ingress into plants may be achieved by using lime together with manure. Effect of heavy metals on qualitative indices of produce has been found. Change in fractional-group composition of soil humus contaminated with heavy metals after liming and application of fertilizers has been studied.
