Разработка и применение экологических технологий, направленных на снижение негативного действия тяжелых металлов на агроценозы

• Автор: Картузова, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Москва - 2011 СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ

1.1. Экологическая обстановка на территории Российской Федерации

1.2. Поведение ТМ в компонентах агроэкосистем и их влияние на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур

1.2.1. Миграционная способность Сй, Zn, Си в почве

1.2.2. Влияние Сс1, Zn, Си на биологическую доступность почв

1.2.3. Влияние Сй, Zn, Си на продуктивность сельскохозяйственных культур

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследований и схемы проведения экспериментов

2.2. Методы исследований

ГЛАВА 3. НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (Сй, Ъп, Си) В
УРОЖАЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПРИ
ХИМИЧЕСКОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ

3.1. Оценка действия тяжелых металлов (на примере Сй и в зависимости от их концентрации в почве на продуктивность и накопление в урожае сельскохозяйственных культур
3.2. Влияние промышленных минеральных и новых комплексных удобрений на продуктивность зерновых культур и накопление Сй,
Zn, Си в урожае
3.2.1. Влияние модифицированного сорбента на продуктивность и
накопление Сй, Zn, Си в урожае ячменя
3.2.2. Влияние промышленных минеральных удобрений и нового
комплексного удобрения Супродита на продуктивность ячменя и накопление Сй, Ъп, Си в урожае
3.2.3. Влияние промышленных минеральных удобрений и нового
комплексного удобрения Супродита на продуктивность яровой
пшеницы и накопление Сй, Ъ&, Си в урожае
3.3. Влияние агрохимических средств и природных минералов на
продуктивность и накопление Сй и РЬ в урожае сельскохозяйственных культур
3.3.1. Влияние природных мелиорантов на продуктивность и накопление
Сс1 и РЬ в урожае зерновых культур
3.3.2. Влияние агрохимических средств и вермикулита на продуктивность и накопление Сс1 в урожае сельскохозяйственных культур
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ АГРОМЕЛИОРАНТОВ И КОМПЛЕКСНЫХ УДОБРЕНИЙ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ (СО, Ъа, Си)
4.1. Влияние агрохимических средств и сорбентов на потенциальную активность азотфиксации, денитрификации и скорость эмиссии СОтВ почве при загрязнении Сё, Еп, Си
4.2. Действие промышленных минеральных удобрений и нового комплексного удобрения Супродита на потенциальную активность денитрификации и скорость эмиссии С02 в почве при загрязнении
Сё, гп, Си
4.3. Влияние агромелиорантов и нового комплексного удобрения Супродита на ферментативную активность почвы, загрязненной
Сё, гп, Си
ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ПО МИНИМИЗАЦИИ НАКОПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Охрана окружающей среды в современном мире занимает одно из ведущих мест среди множества проблем, стоящих перед человечеством. Это связано с техногенным загрязнением значительных по масштабам территорий в результате хозяйственной деятельности человека. Техногенное загрязнение стало одним из наиболее значимых экологических факторов, определяющих новые условия существования и эволюции всей биоты, включая человека.
Среди загрязняющих веществ техногенного происхождения тяжелые металлы (ТМ) занимают особое положение, так как для ТМ не существует механизмов самоочищения компонентов биоты (почвы). Известно, что период полуудаления кадмия из почвы составляет порядка 110 лет, цинка - 70-510 лет, меди -310-1500 лет [115, 170]. Тяжелые металлы накапливаются в поверхностном слое почв и изменяют их свойства, активно включаются в процессы миграции по трофическим цепочкам [7, 41, 63, 68, 172, 173] и в течение длительного времени остаются доступными для поглощения корнями растений.
Опасность для человека и других представителей биоты ТМ предс тавляют в том случае, когда накапливаются в организме в токсических концентрациях. В среднем поступление металлов в организм человека происходит следующим образом: по цепям питания - 40-50%, с водой - 20-40%, с воздухом — 20-40% [184]. В различных регионах мира данное соотношение может быть подвержено значительным изменениям в зависимости от действующих там конкретных экологических факторов [98].
Загрязнение почв ТМ в настоящее время выявлено во всех промышленно развитых регионах Российской Федерации. Так, на территории Липецкой области основным источником загрязнения почвенно-растительного покрова является ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК), который ежегодно выбрасывает в атмосферу свыше 300 тыс.т/год загрязняющих веществ. В выбросах НЛМК обнаружены: Сб, Сг. Си. Бе, Мп, N1, РЬ, Ъа, Помимо промышленных источников, .имеются и сельскохозяйственные источники за-

Непосредственное влияние на формирование урожая оказывает так называемое эффективное плодородие почвы, которое, в свою очередь, определяется активностью протекающих в почве биологических процессов, т. е. зависит от жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Косвенное влияние ТМ проявляется в негативном их воздействии на свойства почвы и её плодородие [17, 124, 164].
. Установлена тесная корреляционная связь многих параметров биологической активности почвы (азотфиксация; активность таких ферментов, как инвер-таза, каталаза, дегидрогеназа и др.) с величиной урожая сельскохозяйственных культур [75]. Снижение продуктивности - это конечная фаза реакции агроэкосистемы на техногенное воздействие, которой предшествует изменение таких параметров, как активность микробного сообщества, уровень плодородия почвы, угнетение роста и развития растений и многое другое.
В опытах на дерново-подзолистых почвах разная степень загрязнения почв ТМ снижала сбор зерна яровой пшеницы на 14-26% и зеленой массы смеси гороха и овса на 13-16% [180]. Продуктивность при этом падает. По данным D. Sauerbeck [218], при повышении содержания Cd в сухой массе зерновых культур от 5 до 69 мг/кг снижение урожая достигает 5-64% соответственно.
На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве Zn в дозе 50-300 мг/кг почвы и Си в дозе 30-200 мг/кг практически не влияют на урожай зерна и соломы ячменя. Кадмий более токсичен и в дозе 10 мг/кг почвы снижает урожай зерна в 1,2 раза [134].
В работах В.Б. Ильина с сотрудниками [62, 63, 64] отмечается, что в присутствии Cd (0,5-10 мг/л) происходят следующие изменения в содержании элементов в тканях растений пшеницы: снижается концентрация Р, возрастает количество К в корнях взрослых растений. В конце онтогенеза растений снижаются концентрации Си, Мп, Мо, повышается содержание Са. В условиях песчаных культур в присутствии Cd (3-15 мг/кг) концентрация N в биомассе снижалась, а в зерне достоверно возрастала. Содержание Р и К значительно не менялось, количество Mg возрастало в корнях и уменьшалось в надземной массе,