Экологическая оценка загрязнения фторидами агроэкосистем степной зоны Хакасии

• Автор: Чагина, Елена Геннадьевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Абакан
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЭКОСИСТЕМ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ
ПОЧВ ФТОРИДАМИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1Л. Источники фтора и его токсичность
1.2. Роль фтора в экосистемах
1.3. Детоксикация почв, загрязненных фтористыми соединениями
2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Почвенно-климатические условия степной зоны Республики Хакасия
2.2. Место и условия проведения исследований
2.3. Объекты исследований
2.4. Схема опытов
2.5. Методика проведения исследований
3. ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ
ПОД ВЛИЯНИЕМ ФТОРИСТОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
3.1. Подвижность фтора в почве
3.2. Влияние фтора на физико-механические свойства почвы
3.3. Влияние фтористого загрязнения на изменение содержания гумуса и основных элементов питания в почве
3.4. Микробиологическая активность почвы под влиянием фтористого загрязнения
4. ВЛИЯНИЕ ФТОРА НА ПРОЦЕССЫ РОСТА И РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ
4.1. Динамика роста наземной массы и листовой поверхности растений
4.2. Продуктивность и качество сельскохозяйственных культур
4.3. Уровень накопления фторидов в основной и побочной продукции
5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИЕМОВ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ФТОРА В АГРОЭКОСИСТЕМАХ
5.1. Влияние приемов детоксикации на содержание фтора и основные свойства почв
5.2. Применение органических удобрений как детоксиканта и их влияние на продуктивность кукурузы
5.3. Поступление фторидов в растения кукурузы при использовании различных приемов детоксикации почв
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Вопрос экологической безопасности всегда актуален на территории любого региона. Токсичные элементы, выбрасываемые в атмосферу побочно предприятиями тяжелой промышленности, цветной металлургии и т. п., с каждым годом повышают экологическую нагрузку региона.
Республика Хакасия расположена в левобережье верхнего и среднего течения Енисея, что является частью Алтайско-Саянской горной провинции. Одной из особенностей данного региона является относительно недорогая электрическая энергия, вырабатываемая Саяно-Шушенской ГЭС. Данное условие формирует относительно привлекательные условия для производства цветной металлургии, обеспечивающей основную долю загрязнения земельных угодий соединениями Б, А1, Ха, Са и Ми, среди которых самым опасным для почвы и растений является ХаБ. На территории республики расположены два алюминиевых завода - Саяногорский (САЗ) и Хакасский (ХАЗ), на долю которых приходится производство более 800 тыс. т алюминия в год.
Во всем мире к алюминиевому производству предъявляют жесткие требования по сокращению фторсодержащих аэровыбросов в атмосферу. Выбросов газообразного фтора, приходящегося на одну тонну выплавленного алюминия, допускается до 0,5 кг в форме НБ, ХаБ и пыли - 5 кг, тем не менее, имеются сведения, что на одну тонну произведенного алюминия в атмосферу поступает до 7 кг токсичного фтора (Антонов, 2006).
Известно, что фтор загрязняет в первую очередь атмосферу, а через нее - почву, воду, растения. Накапливаясь в сельскохозяйственных культурах, фтор может приводить к загрязнению последующих звеньев пищевой цепи (Пашкова, 1980). Водорастворимые соединения фтора обладают наибольшей токсичностью, так как они полностью усваиваются организмом. В результате накопления фтора происходит деспергирование почвенной мае-

сы, изменение физико-химических свойств почвы и, как следствие, снижение плодородия (Антонов, 1997).
Природными источниками фтора являются почвообразующие породы, вулканические газы и термальные воды. Загрязнением техногенного характера является алюминиевое производство наряду со сжиганием угля другой промышленности, работой двигателей внутреннего сгорания, процесса сварки и других технологических операций. Содержание фторидов в верхних слоях почвы может возрастать за счёт длительного применения фторсодержащих фосфатных удобрений, пестицидов, загрязненных оросительных вод (Орлов, 1991).
Даже при очень низких концентрациях этот элемент может угнетать или стимулировать ферментативные процессы и взаимодействовать с органическими и неорганическими соединениями организма, что имеет негативные последствия. Химическая активность фтора очень велика, он способен входить в состав многочисленных соединений. Поэтому данный элемент относится к первому классу высокоопасных химических веществ и при повышенных концентрациях оказывает влияние на растения, животных и человека (Гапошок, 1982).
Заметная биологическая активность и высокая токсичность фтора делают актуальным изучение процессов его трансформации в агроценозах. Для решения проблем, связанных с загрязнением пахотных почв фторидами, включая экологическое нормирование, необходимо комплексное изучение поведения фтористых соединений в системе почва-растение, что является крайне важной составляющей для экологически безопасного земледелия региона.
Цель исследований: изучение особенностей миграции фторидов в системе почва-растение и их влияние на почву и сельскохозяйственные культуры при различных уровнях загрязнения агроэкосистем степной зоны Хакасии.

почвами в Хакасии солончаков достаточно мало. Занимают данные виды почв вместе с болотно-солончаковыми почвами около 40 тыс. га.
Характерными чертами сухо-степной зоны республики Хакасия являются каштановые почвы, они имеют небольшой ареал распространения и располагаются по равнинным элементам рельефа, которые часто соответствуют древним речным террасам. Данные виды почв разделяются на два подтипа: каштановые и темно-каштановые. Небольшой гумусовый профиль характерен для темно-каштановых (22-34 см) и каштановых почв (12-25 см). Короткий гумусовый горизонт А небольшой мощности - соответственно 10-16 и 8-12 см. Каштановые почвы содержат меньше гумуса и питательных веществ по сравнению с темно-каштановыми, в особенности фосфора. Запасы гумуса в метровом слое составляют 117-128 т/га, при этом содержание его в пахотном горизонте составляет 2-3,5 %. (Танзыбаев, 1993).
2.2. Место и условия проведения исследований
Полевые исследования закладывались в течение 2007-2009 гг. на опытном станционере акционерного общества «Усть-Абаканское» Усть-Абаканского района, Уйбат-Биджинской степи степной зоны Республики Хакасия. Отдаление места проведения исследований от Саяногорского алюминиевого завода составляет 70 км. Участок опытного стационара, расположен на надпойменной террасе реки Енисей со слабоволнистым, мелкосопочным микрорельефом. Почва участка представляет собой слабогумусиро-ванную каштановую почву преимущественно легкого гранулометрического состава на аллювиально-делювиальном суглинке.
Погодные условия в годы проведения исследований (2007-2009 гг.) были типичны для степного климата и мало отличались от среднемноголетних значений (приложение 1, 2).
Погодные условия 2007 года. Сумма осадков (238 мм), выпавших с мая по сентябрь, - практически не отличалось от среднемноголетних (237,6 мм),