Оценка устойчивости основных сельскохозяйственных культур к загрязнению почв тяжелыми металлами

• Автор: Овцинов, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 06.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 135 с.

Глава 1 Роль тяжелых металлов в биологическом круговороте (Литературный обзор)

Глава 2 Объекты и методы исследований

2.1. Почвенно-климатические условия проведения экспериментов

2.2. Объекты исследований

2.3. Методы исследований

Глава 3 Влияние тяжелых металлов на рост и развитие сельскохозяйственных культур

3.1. Ранние фенотипические реакции растений на загрязнение почвы тяжелыми металлами
3.2. Особенности фенотипических реакций сельскохозяйственных культур на загрязнение почвы тяжелыми металлами в условиях вегетационно-полевых опытов
Глава 4 Содержание тяжелых металлов в почве, их профильное перераспределение и поступление в растения
4.1. Содержание тяжелых металлов в почве и их профильное перераспределение (в условиях вегетационно-полевых опытов)
4.2. Поступление тяжелых металлов в растения и коэффициенты биологического поглощения в зависимости от их валового содержания и содержания подвижных форм в почве
Выводы
Рекомендации производству
Литература

Научно-техническая революция ознаменовала собой начало нового этапа в развитии человеческой цивилизации и биосферы Земли, на котором человек, получив «преимущество» над природой в виде технических средств, стал активно с ней бороться, пытаясь подчинить ее себе. Производственная деятельность человека с все возрастающей активностью стала вмешиваться в динамическое равновесие геологического и биологического круговоротов веществ. На современном этапе антропогенный перенос и трансформация веществ и энергии выросли до величин, сравнимых с масштабами глобальных геологических процессов (Ковда, 1973).
За несколько тысячелетий своего развития, человек из биологического вида живущего в природе превратился в огромную геологическую силу, воздействующую па облик и энергетику всей планеты.
В условиях широкомасштабного загрязнения окружающей среды всевозможными техногенными соединениями особую значимость приобретают вопросы сохранения устойчивости экосистем и обеспечения населения экологически безопасными продуктами питания. Среди приоритетных загрязнителей окружающей среды выделяют группу тяжелых металлов (ТМ), которые отличаются высокой токсичностью (1 и 2 классы экологически опасных веществ) и способностью аккумулироваться в почвах и живых тканях, вызывая серьезные физиологические нарушения и заболевания. Так избыток свинца приводит к поражению центральной нервной системы, печени, почек, мозга и половых органов. При избытке кадмия наблюдается возникновение почечных болезней, итай-итай, рака предстательной железы. При повышенном содержании меди наблюдаются анемия и гепатиты, а при избытке никеля - бронхиальный рак, дерматиты

и аллергические реакции (Минеев, 1982; Вавилова, 1992; Барсукова, 1997).
А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас (1989) отмечают, что большинство обследованных учеными экосистем суши характеризуются превышением количества поступающих ТМ над их естественным удалением. В Алтайском крае может иметь место локальное загрязнение почв тяжелыми металлами (Бурлакова, Морковкин, 1992; Пудовкина, 1999). Кафедрой почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета была проведена оценка роли некоторых объектов в загрязнении окружающей среды тяжелыми металлами. Выявлено, что выборочно оцененные ТЭЦ-1 и ТЭЦ-3 города Барнаула являются источниками широкомасштабного (до 5 км по направлению господствующих ветров) загрязнения почв тяжелыми металлами. Повышенные концентрации свинца обнаруживались на расстоянии до 100 м, а кадмия - до 200 м от проезжей части оживлённой автострады Новосибирск - Барнаул. В качестве источников локального загрязнения почв тяжелыми металлами определены склады ядохимикатов и площадки протравливания. Следует отметить, что значительная часть дачных участков и особенно посадок картофеля граждан расположены у обочин оживлённых автострад, в зонах выбросов ТЭЦ, промышленных предприятий и других техногенных источников ТМ.
Загрязнение почв ТМ влияет на их биологические, химические и физико-химические свойства, оказывает токсическое действие на возделываемые сельскохозяйственные культуры, снижая количество и качество получаемой продукции (Гармаш, 1985; Гутиева, 1985; Лурье и др., 1995). В научной литературе приводятся многочисленные данные о влиянии ТМ на рос г и развитие сельскохозяйственных культур и их устойчивости к загрязнению почв ТМ. Однако, как показал анализ научной литературы, эти данные часто очень противоречивы, что обуславливается высокой их спе-

В первой серии модельных лабораторных опытов изучалась ответная реакция редиса сорта Розово-красный с белым кончиком, огурца Феникс, капусты белокочанной Полярная, свёклы столовой Бордо, свёклы сахарной, гороха овощного Ранний, кабачков Грибовские, донника желтого, вики мохнатой, ломкоколосника ситникого, житяка Онгудайского, овса, гречихи Аромат, лука-батуна, проса Кормовое-45, пшеницы твердой Комсомольская 29 и люцерны синегибридной на совместное внесение Ni - 100; Pb - 30; Cd -0,6 мг/кг почвы (1 ПДК по ЦИНАО) и Ni - 500; Pb - 150; Cd - 3,0 мг/кг (5 ПДК по ЦИНАО).
Показателем общей фитотоксичности почвы, при внесении в неё тяжелых металлов, служили начальные показатели формирования фенотипа прорастающих растений: длина корешков и длина ростков (мм), в сравнении с контролем (без внесения металлов). По отношению длины корешков на загрязненной почве к длине корешков на контроле вычисляли индекс устойчивости (I) характеризующий уровень приспособительных фенотипических реакций вида (Jowett, 1964; Wilkins, 1978).
Тестируемые растения по индексу устойчивости распределили в следующие группы: (по классификации B.C. Барсуковой (1997) с нашими дополнениями):
< 0,3 - неустойчивые (высокочувствительные);
0,3-0,5 - низкоустойчивые (чувствительные);
0,5-0,8 - среднеустойчивые;
0,8-1,0 - повышенной устойчивости (толерантные);
>1,0 - высокоустойчивые (высокотолерантные).
Как показали результаты эксперимента, по изучению ранних фенотипических реакций сельскохозяйственных растений овощного ассортимента, наиболее чувствительной культурой из исследованных является салат-латук. Для него установлен самый низкий индекс устойчивости к свинцово-