Экологическое состояние природных и техногенных Экосистем среднего поволжья и их реабилитация

Вид материала

Автореферат диссертации

Содержание Таблица 29 Влияние различных приемов на численность бактерий и степень разложения нефтепродуктов Список работ, опубликованных по теме диссертации

Подобный материал:

• Оценка качества природных вод, 356.46kb.
• Катастрофическое разрушение природных экосистем и исчезновение с лица земли сотен биологических, 183.09kb.
• А. В. Салтыков Ульяновский государственный технический университет, 62.5kb.
• Рекомендации Международной научной конференции «Современное состояние водных биоресурсов, 132.94kb.
• Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв, 448.68kb.
• На правах рукописи, 450.33kb.
• Методическая разработка Экологического праздника на тему: «Наша такая планета», 112.67kb.
• 1. минералого-геохимические процессы в техногенных и геотехногенных ландшафтах, 768.05kb.
• Программа занятий по интересам "экологическое краеведение", 133.28kb.
• Прогноз природных и техногенных чс по Республике Бурятия на 2012 год, 197.67kb.

Таблица 29

Влияние различных приемов на численность бактерий и степень разложения нефтепродуктов

Варианты	Бактерий МПА тыс. КОЕ/1г. субстрата			% разложения НП
	сутки
	20	50	110
Почва (контроль)	1243	21000	1420	42
Почва + нефть (фон)	147	27670	2165	23
Фон +NPK	3593	256000	904000	43
Фон+AИ+NPK	6727	100800	1450	76
Фон+Б+NPK	9365	78950	2796	81
Фон+AИ+Б+NPK	12240	36730	4440	85

Загрязнение почвы нефтью негативно отразилось на урожайности зерновых культур (табл.30). Наиболее токсичное действие нефти наблюдали в первый год проведения эксперимента. Урожайность овса снизилась в 3,2 раза, а на второй год у культуры ячменя она снизилась меньше между вариантами и контролем. Урожайность пшеницы существенно уступала контролю.

Таблица 30

Влияние приемов на урожайность зерновых культур на почве, загрязненной нефтью, г/сосуд

вариант	Овес (2004)	Ячмень (2005)	Пшеница яровая (2006)
Почва (контроль)	22,6	21,4	16,1
Почва + нефть (фон)	7,2	19,4	8,1
Фон + NPK	11,8	29,9	11,0
Фон + AИ + NPK	18,3	35,0	18,1
Фон + АИ + Б + NPK	22,0	41,8	21,7

Внесение минеральных удобрений, в нашем опыте на фоне загрязнения почвы нефтью повысило урожайность зерновых культур. В первый год про­дуктивность овса возросла в 1,7 раза, во второй - ячменя - в 2,1 раза и в третий - пшеницы - в 1,6 раза. Внесение органоминеральных удобрений приводило к повышению урожайности всех культур независимо от почвы. Внесение биопрепарата на фоне удобрений прак­тически не отразилось на продуктивности, но урожайность значительно повысилась по сравнению с загрязненным вариантом.

Загрязнение серой лесной почвы нефтью приводило к снижению продуктивности растений в вегетационном опыте, особенно в первый год исследований в дальнейшем ее токсическое действие постепенно снижалось. Внесение удобрений на загрязненной нефтью почве позволило существенно повысить урожайность зерновых культур, особенно в сочетании с Бациспецином. Однако полной компенсации токсического действия нефти на продукционный процесс расте­ний в первый год не произошло и только на следующий год применение мелиорантов позволило значительно повысить уро­жайность культуры.


ВЫВОДЫ

1. Серые лесные почвы лесостепи Среднего Поволжья расположенные вблизи источников загрязнения, способны накапливать ТМ в количествах, близких к ПДК, и даже превосходить их, характеризуются значительной вариабельностью. Отмечается увеличение концентрации ТМ в пахотном слое почв, которое возрастает в ряду Hg < Cd < Pb < Cu < Ni < Zn < Mn.

В отдельных случаях имеет место 70-98-кратное превышение ПДК мышьяк содержащих соединений (по валовому количеству элемента), вблизи мест прежнего уничтожения химического. По мере удаления от источника загрязнения мышьяком концентрация его уменьшается, но до двух километров наблюдается превышение его содержания по сравнению с ПДК. Количественная оценка загрязнения почв ТМ и мышьяком возможна при сопоставлении региональных фоновых значений их содержания в незагрязненной почве с показателями почв, подверженных техногенному воздействию.

Транспортные магистрали оказывают негативное влияние на состояние окружающей среды. Расстояние от источника загрязнения (Автомагистраль Москва- Челябинск) влияет на содержание всех тяжелых металлов в почве и продукции: на расстоянии 5 - 50м содержание ТМ было выше, чем на расстоянии 500 - 1000м. По свинцу и кадмию наблюдалось превышение ПДК в овощах, по другим тяжелым металлам количество было ниже предельно допустимых концентраций. Около полотна железной дороги, на расстоянии 5–20 (10) м в слое почвы 0–10 см превышение ПДК достигало по содержанию свинца в 1,3-3,0 раза, никеля –1,7-1,8, кадмия – 1,9-2,7, марганца – 1,1-1,2 раза. Вблизи автомагистрали и железной дороги на расстоянии 50 м от полотна количество свинца кобальта кадмия превышают ПДК в 1,6-2,0 раза. У овощей, выращенных на почве, по мере приближения к автомобильной дороге, урожайность и качество снижается.

Почвы, достигшие ПДК по валовому содержанию ТМ несо­мненно, являются токсичными. Это позволяет предположить их миграцию по пищевым це­пям, что представляет реальную опасность здоровью населения.

Выбросы в атмосферу как от автомобильного и железнодорожного транспорта, так и от объектов теплоэнергетики и промышленности, отрицательно влияют на рост и развитие растений, в результате чего продолжительность их жизни намного короче, чем произрастающих вне города. Это еще раз подтверждает, что зеленые насаждения в городах являются барьером, сохраняющим ландшафты, и особенно почву от загрязнения. Увеличение площади зеленых насаждений в городах будет создавать условия безопасного проживания на загрязненных территориях.

2. Важнейшие интегральные физико-химические характеристики почвы городских и пригородных биоценозов зависят от антропогенного воздействия. В зависимости от удаления они достоверно изменяются. Наиболее значимые изменения прослеживаются в горизонте А₁ на расстоянии 100 м. от объектов загрязнения. Увеличивается кислотность почвенного раствора, снижается содержание обменного кальция, сумма поглощенных оснований и увеличивается гидролитическая кислотность. Антропогенное подкисление вызывает достоверное изменение буферных свойств почвы. По мере удаления от источника загрязнения в горизонте А₀и А₁ площадь буферности в кислотном интервале снижается в щелочном возрастает.

Физико-химические свойства почвы, подвергшейся воздействию техногенного загрязнения от объектов УХО, незначительно отклонялись от нормы, что позволяет судить о высокой способности серых лесных почв лесостепного Поволжья к самовосстановлению и сопротивлению внешним негативным воздействиям.

Загрязнение нефтью приводит к снижению почвенной кислотности, увеличению суммы поглощенных оснований и содержания общего углерода в почве, но ухудшается азотный режим почвы, ослабляется процесс нитрификации и снабжение растений азотным питанием.

3.Аэротехногенные выбросы изменяют численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов. Снижается количество целлюлозоразрушающих бактерий и бактерий, трансформирующих азотсодержащие соединения. Мицелиальные формы (грибы и актиномицеты) существенно не изменяются. Их ингибирование отмечается только в почве, непосредственно примыкающей к объекту загрязнения.

4.Биоиндикационные показатели, такие как: площадь листа (в связи с сильной ее изменчивостью), показатели водного режима (в связи со значительной вариабельнностью), содержание хлорофилла (т.к. недостаток N, Fe и др. элементов также сказывается на окраске листьев и содержании хлорофилла) являются недостаточно информативными. Установлены растения - биоиндикаторы (липа мелколистная, каштан конский, рябина обыкновенная) и тестовые показатели (площадь листьев, объем клеток их мезофилла и асимметрии листовых пластинок), которые можно использовать в качестве основного способа для фитомониторинга при оценке влияния загрязнения воздушного бассейна города и для пригодности местообитания произрастающих пород деревьев.

Определение общей численности почвенных микроорганизмов, изменение соотношения эколого-трофических групп и данные ферментативной активности почв в условиях загрязнения мышьяком можно использовать в качестве показателей диагностики экологического состояния. Установлен новый факт достоверности снижения численности и биомассы микроорганизмов по мере возрастания степени загрязнения почвы выбросами.

Микробиологическая и энзиматическая активность серой лесной почвы вблизи источника загрязнения почти полностью подавлена и даже на расстоянии 2000 м от последнего она не восстанавливается до уровня активности в незагрязненной почве.

5.Применение доломитовой муки, вермикомпоста, минеральных удобрений для реабилитации техногенного загрязнения является экологически целесообразным и эффективным приемом. Использование мелиорантов и удобрений повышали микробиологическую и энзиматическую способность почвы, усиливали процессы трансформации органических азотсодержащих соединений, повышали обеспеченность растений питательными элементами, в первую очередь, азотом.

Эффективность химических и биологических средств на урожай и качество продукции была различной. Наибольшие прибавки зерна были получены при использовании биогумуса в дозе 6 т/га, действие доломитовой муки было менее выражено. Существенные прибавки урожая получены от минеральных удобрений на известкованном фоне.

Накопление мышьяка зерном пшеницы, выращенной на загрязненной почве, превышало ПДК на 17%. Использование биогумуса в дозах 3 и 6 т/га способствовало уменьшению подвижности химических элементов и снижению их концентрации в зерне: мышьяка на 10–21%, свинца – 6–22, кадмия – 7–32, цинка – 7–16%. Известкование почвы резко снижало концентрацию тяжелых металлов в зерне пшеницы, но повышало содержание мышьяка. Наиболее адаптированным к загрязнению почвы тяжелыми металлами и мышьяком оказался сорт Харьковская –10, далее в убывающем порядке шли сорта: Пирамида – Л-503.

Сельскохозяйственные культуры по-разному реагировали на загрязнение нефтью. Урожайность с повышением доз полютанта (с 5 до 20 л/кв.м.) снижалась в 4 раза у зерновых (пшеницы, ячменя, овес). Наиболее опасным является высокие дозы, до 20 л/м² .

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Монография

1. Шаркова С.Ю. Экологические аспекты известкования и применения удобрений на серых лесных почвах правобережной лесостепи Среднего Поволжья// М.: Агроконсалт, 2007. – 174 с.
   

Список в рецензируемых научных журналах РФ, рекомендованных ВАК

2. Надежкин С.М., Шаркова С.Ю. Биологическая фиксация азота при использовании ризоагрина на яровой пшенице//Вестник Саратовского государственного агроуниверситета им. Н.И. Вавилова: Научный журнал. - 2005. - № 5.- Саратов. СГАУ, 2005. - С.20 – 21.
   
3. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Содержание макроэлементов в зерне яровой пшеницы в зависимости от различных систем удобрения// Зерновое хозяйство: Научно-практический журнал. - 2006. - № 8.- Москва. МЦНТИ, 2006. - С. 24 – 25.
   
4. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Экология и жизнь растений // Зерновое хозяйство: Научно-практический журнал. - 2006. - № 8.- Москва. МЦНТИ, 2006. - С. 30.
   
5. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Воздействие ТМ на почвенную микрофлору// «Плодородие»: научно-практический журнал. - 2007. - № 4. - Москва. МЦНТИ – С. 40.
   
6. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Биоиндикация городской среды по морфологическим признакам древесных растений// «Экология и промышленность России» Научно-технический журнал. - 2007. - № 9.- Москва. ЗАО «Калвис».- С. 48 – 49.
   
7. Надежкин С.М. Надежкина Е.В., Шаркова С.Ю. Содержание тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы// Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова: Научный журнал. - 2006. - № 4.- Саратов. СГАУ, 2006. - С. 16 – 18.
   
8. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Энзиматическая активность почвы под влиянием минеральных удобрений и доломитовой муки//«Плодородие»: научно-практический журнал. - 2008. - № 4. - Москва. МЦНТИ – С. 19.
   
9. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Агрохимические свойства серых лесных почв под влиянием загрязнения нефтью//«Плодородие»: научно-практический журнал. - 2008. - № 4. - Москва. МЦНТИ – С. 45.
   
10. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Способы повышения качества зерна в условиях антропогенного загрязнения //«Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук»: научно-теоретический журнал. - 2008. - № 4. - Москва. – С. 82-84.
    
11. Надежкина Е.В., Лебедева Т.Б, Шаркова С.Ю. Известкование черноземов лесостепи Среднего Поволжья//«Доклады РАСХН»: научно-теоретический журнал. - 2008. - № 6. - Москва. – С. 31-34.
    
12. Шаркова С.Ю. Качество томатов и белокочанной капусты выращенной в условиях различной техногенной нагрузки//«Картофель и овощи»: научно-производственный журнал. – 2008. -№8. Москва. – с.15.
    
13. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Оценка накопления тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы// Агро-ХХ1 век: научно- практический журнал. № 10-12, 2009.
    

Статьи в других изданиях

14. Надежкина Е.В., Шаркова С.Ю. Качество зерна яровой мягкой пшеницы в условиях техногенного загрязнения//Материалы международной научно-практической конференции «Экологические аспекты интенсификации сельскохозяйственного производства» Пенза, 2002.- С. 128-131
    
15. Шаркова С.Ю. Экологическая роль вермикультуры //Материалы всероссийской научно-практической конференции, посвященной 50-летию кафедры почвоведения и агрохимии Пензенской ГСХА «Проблемы плодородия почв на современном этапе». Пенза, 2002.- С. 62-64.
    
16. Надежкина Е.В., Надежкин С.М., Шаркова С.Ю., Глазкова Н.Е. Влияние удобрений на азотный режим серой лесной почвы // Материалы 41-ой научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета Пензенской ГСХА «Проблемы повышения эффективности сельскохозяйственного производства в 21 веке». Пенза, 2002.- С. 106-109.
    
17. Надежкина Е.В., Шаркова С.Ю., Щанкина М.В. Качественный состав азотного фонда и его изменение под действием удобрений // Материалы 41-ой научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета Пензенской ГСХА «Проблемы повышения эффективности сельскохозяйственного производства в 21 веке». Пенза, 2002.- С. 52-54.
    
18. Надежкина Е.В., Шаркова С.Ю. Приемы снижения тяжелых металлов в системе почва-растение // Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы аграрной отрасли в начале 21 века». Пенза, 2002.- С. 72-75.
    
19. Надежкина Е.В., Шаркова С.Ю.Агроэкологические аспекты изменения содержания тяжелых металлов в почвах лесостепи Поволжья // Материалы международной научно-практической конференции: Проблемы агропромышленной отрасли в начале 21 века. Смоленск, 2002, ч. 3, С. 143-146
    
20. Шаркова С.Ю., Корягин Ю.В. Влияние удобрений и известкования на пищевой режим серой лесной почвы и качество зерна яровой пшеницы // Материалы научно-практической конференции «Проблемы АПК и пути их решения». Пенза, 2003.- С. 58-61
    
21. Шаркова С.Ю. Урожайность зерна пшеницы при инокуляции ризоагрином// Материалы научно-практической конференции к 75летию со дня рождения профессора Г.Б. Гальдина, Пенза, 2003.- С. 176-178
    
22. Надежкин С.М., Шаркова С.Ю. Экологические аспекты влияния известкования на азотный режим серых лесных почв // Материалы международной конференции, посвященной 50-летию кафедры общего земледелия Пензенской ГСХА. Пенза, 2004.- С. 112-114.
    
23. Шаркова С.Ю. Экологические аспекты влияния известкования и инокуляции яровой пшеницы ризоагрином на серой лесной почве лесостепи Среднего Поволжья: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Казань: КГУ, 2004. – 19 с.
    
24. Надежкина Е.В., Лебедева Т.Б, Шаркова С.Ю. Влияние известкования на подвижность тяжелых металлов, урожайность и качество зерна яровой пшеницы// Агрохимические аспекты повышения продуктивности сельскохозяйственных культур: Бюллетень ВИУА № 116.- Москва: ВИУА, 2003. - С. 39 – 42
    
25. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В Действие техногенного загрязнения и приемов его снижения на агроценоз яровой пшеницы// Материалы международной научной конференции: Проблемы производства продукции растениеводства на мелиорированных землях: Сборник научных трудов. - Ставрополь: «Агрус», 2005. - С. 27 – 31
    
26. Шаркова С.Ю. Экологические аспекты регулирования фотосинтетической деятельности яровой пшеницы//Материалы международной научной конференции: Проблемы производства продукции растениеводства на мелиорированных землях - Ставрополь: «Агрус», 2005. с.54-58
    
27. Шаркова С.Ю. Экологические приемы регулирования несимбиотической азотфиксации яровой пшеницы//Материалы международной научно-практической конференции: Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие - Пенза: ПГСХА, 2005. - С. 346 – 347
    
28. Шаркова С.Ю., Куликова Е.Г., Надежкина Е.В.Отзывчивость микрофлоры на антропогенное воздействие//Материалы научно-практической конференции, посвященной памяти профессора А.Ф. Блинохватова. - Пенза: ПГСХА, 2005. - С.54 – 58
    
29. Шаркова С.Ю., Кузнецова Н.В. Информационные технологии в системе дополнительного экологического образования – как решение экологических проблем// Материалы международной конференции: Современные информационные технологии.- Пенза: ПГТА, 2005. - С. 180 – 181
    
30. Шаркова С.Ю., Надежкин С.М. Экологические аспекты влияния известкования на формирование агроценоза яровой пшеницы// Материалы всероссийской конференции СО РАН: Природная и антропогенная динамика наземных экосистем - Иркутск: ИГТУ, 2005. - С. 294 – 297
    
31. Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В., Климанов В.В. Влияние загрязнения нефтью на фитотоксичность//Материалов международной научно-практической конференции: Экологические проблемы отраслей народного хозяйства - Пенза: ПГТА, 2006. - С. 28 – 30
    
32. Шаркова С.Ю. Действие доломитовой муки на физико-химические свойства серой лесной почвы//Материалы международной научной конференции: Агрохимические приемы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности с/х культур. Москва: ВНИИА, 2007.- С. 62 - 64
    
33. Шаркова С.Ю. Снижение подвижности ТМ в серых лесных почвах и их поступления в растения яровой пшеницы// Материалы международной научной конференции:Агрохимические приемы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности с/х культур. Москва: ВНИИА, 2007.- С. 236 – 238
    
34. 
    
35. Надежкина Е.В., Шаркова С.Ю., Климанов В.В. Влияние токсичности нефтезагрязнения на изменение с/х растениями продукционного процесса// Материалы 46-й международной научно-практической конференции студентов агрономического ф-та. Студенческая наука – аграрному производству - Пенза: ПГСХА, 2007. - С. 91 – 93
    
36. Шаркова С.Ю. Влияние вермикомпоста на содержание поллютантов в серой лесной почве// Ресурсосберегающие технологии для земледелия и животноводства Владимирского Ополья: Сборник статей. – Владимир: Изд-во ГНУ Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии, 2008 . – С. 268 – 277.
    
37. Сергеев А.С., Кривошеин Р.И., Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Влияние антропогенного загрязнения на урожай и качество овощных культур// Научный потенциал студенчества – агропромышленному комплексу России: Сборник материалов научной конференции. – Пенза: ПГСХА, 2008. – С 60 – 61.
    
38. Кривошеин Р.И., Сергеев А.С., Шаркова С.Ю., Надежкина Е.В. Действие нефтезагрязненных почв на урожай и качество овощных культур// Научный потенциал студенчества – агропромышленному комплексу России: Сборник материалов научной конференции. – Пенза: ПГСХА, 2008. – С. 62 – 63.
    
39. Шаркова С.Ю. Влияние приемов рекультивации на содержание ТМ в серой лесной почве// Вопросы повышения урожайности сельскохозяйственных культур: Сборник статей. – Иваново: Изд-во ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА им. академика Д.К. Беляева», 2009. – С. 80 – 85.
    
40. Шаркова С.Ю. Реабилитация серых лесных почв в условиях техногенеза// Актуальные проблемы аграрной науки и практики: Сборник научных трудов. – Тверь: ТГСХА, 2009. – С. 397 – 400.
    
41. Шаркова С.Ю. Экологически безопасные препараты для формирования урожая клубней картофеля// Современные проблемы овощеводства и картофелеводства: Сборник материалов 1 международной научно-практической конференции. – М.: РГЗУ, 2009. – С. 98 – 100.
    
42. Шаркова С.Ю. Применение мелиоративных приемов при техногенном загрязнении почв// Материалы Международной научно-практической конференции. РАСХН Сиб.отд-ние: Проблемы рационального использования малоплодородных земель: Сиб. НИИСХ - Омск, 2009.- с.89-92
    
43. Шаркова С.Ю. Агроценоз яровой пшеницы под влиянием различных экологических факторов//Материалы международной научной конференции: Инновации сегодня: образование, наука, производство – Ульяновск: УГСХА, 2009.- с.191-193
    
44. Шаркова С.Ю. Повышение показателей качества зерна в условиях техногенеза// Материалы международной научной конференции: Инновации сегодня: образование, наука, производство – Ульяновск: УГСХА, 2009.- с.194-197
    
45. Шаркова С.Ю. Оценка изменения агрохимических свойств серых лесных почв под влиянием различных уровней загрязнения нефтью//Материалы VI международной научной конференции: Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК – Брянск: Изд-во БГСХА,2009.- с.67-69
    
46. Шаркова С.Ю. Влияние известкования и удобрений на ферментативную активность техногенно-загрязненной почвы// Материалы VI международной научной конференции: Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК – Брянск: Изд-во БГСХА,2009.- с.64-67
    
47. Коростелёва А.В, Шаркова С.Ю. Механизмы экономической ответственности при управлении экологической безопасностью//Материалы 111 Всероссийской научно-практической конференции: Специалисты АПК нового поколения – Саратов: ИЦ «Наука», 2009. с.75-77
    
48. Шаркова С.Ю., Ларина О.О. Влияние федеральной автомагистрали «Москва-Челябинск» на качество овощной продукции// Материалы 11 международной научно- практической конференции. – Москва: РГЗУ, 2009. с.92-95
    
49. Шаркова С.Ю. Роль зеленых насаждений в оздоровлении воздушного бассейна города//Материалы 11 международной научно- практической конференции. – Москва: РГЗУ, 2009. с.95-97.