Geum.ru

Экологические последствия загрязнения тяжёлыми металлами фитоценозов центральной россии 03. 00. 16 Экология

Вид материалаАвтореферат
Предложения по практическому использованию
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Подобный материал:
1   2   3   4

Выводы
  1. Негативные последствия загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами представляют реальную угрозу для биосферы. Из-за недооценки этого фактора агроландшафтные системы Центральной России подвержены значительному загрязнению тяжёлыми металлами. Наиболее существенное повышение их содержания в почве отмечается вокруг локальных загрязнителей: промышленных отвалов, автомагистралей, а также на землях длительного интенсивного сельскохозяйственного использования. Так, по полученным нами данным в результате пятидесятилетнего интенсивного применения средств защиты растений в садовых агроценозах ВНИИ селекции плодовых культур валовое содержание тяжёлых металлов в почве на многих участках превышает регионально-фоновую концентрацию: Pb и Ni – в 2 раза, Zn – в 3 раза, а валовое содержание Cu превысило ОДК. Содержание подвижных форм ТМ со­ставило: Pb 0,08 ± 0,01; Ni 0,28 ±0 ,03; Cu 0,56 ± 0,09; Zn 15,03 ± 1,9. Тенденция загрязняющего воздействия проявляется даже на почвах памятников природы.
  2. Анализ фонового содержания тяжёлых металлов в различных типах почв выявил существенные различия. Содержание свинца было наибольшим в серой лесной почве (от 13 до 89 мг/кг со средним значением 41,48 мг/кг.), а в дерново-подзолистой почве наименьшим – (на уровне 11,5 мг/кг). Содержание цинка, кобальта и меди в почве оказалось связанным с её плодородием: в более плодородных почвах содержание этих элементов оказалось выше. Содержание никеля было наибольшим в выщелоченном чернозёме (42,6 мг/кг), затем в серой лесной (40 мг/кг) почвах. Меньше всего содержалось этого микроэлемента в дерново-подзолистой почве. По содержанию марганца различия были незначительными. Чернозём выщелоченный и тёмно-серые лесные почвы отличались большим содержанием хрома.
  3. В зонах интенсивного техногенного загрязнения сукцессионные изменения растительности носят явно выраженный характер: по мере удаления от источника загрязнения жизнеспособной остается вначале лишь специфичная травянистая растительность, затем добавляются (на расстоянии около 300 м) злаки и рудеральные виды (малина, ежевика, крапива двудомная и др.). При этом в целом сокращается обилие всех видов, включая доминантные. Наиболее чувствительным к загрязнению в зоне исследования оказался представитель травянистой флоры – лютик кашубский, который можно рассматривать как вид – индикатор загрязнения.
  4. Адаптивные реакции сельскохозяйственных полевых культур на загрязнение тяжёлыми металлами имеют существенные различия. По степени снижения устойчивости к этому виду загрязнения они располагаются в следующем порядке: крупяные, зерновые, зернобобовые, сахарная свекла. Действие тяжёлых металлов у них проявляется через угнетение активности клеточных ферментов, снижение активности антиоксидантного фермента, интенсификацию процессов липидопероксидации биомембран на фоне нарушения баланса фитогормона, аномалии в развитии корневой системы проростков (в том числе, неразвитие первичного корня или вторичных корней, отсутствие эпикотиля, формирование эпикотиля без верхушечной почки). Под действием тяжёлых металлов происходят негативные изменения также в росте и развитии корней плодовых культур. При этом никель оказывает наибольшее токсическое действие (деформируются корневые волоски, клетки поверхности зоны проведения корня не имеют четких контуров).
  5. Дикие виды древесных растений на загрязнённых территориях формируют листовую пластинку меньшей площади, большей толщины, с меньшим содержанием хлорофиллов, кратно снижается в них активность клеточных ферментов. Установлена высокая тесная связь между величиной показателя стабильности развития берёзы повислой, определяемого по величине флуктуирующей асимметрии листа, и содержанием в листьях тяжёлых металлов (R2 = 0,98), что позволило провести зонирование территории по данному показателю. Кризисное и предкризисное состояние экосистем прогнозируется на расстоянии до 500 м, удовлетворительное состояние сменяется хорошим на расстоянии более 1000 м от промышленного отвала. Изменения в составе лишайников на загрязнённой территории позволили провести её зонирование по данным лихеноиндикации. При этом выделено 3 зоны: зона сильного воздействия, зона среднего воздействия и зона слабого воздействия источника загрязнения.
  6. Математически достоверной оказалась связь флуктуирующей асимметрии и содержания тяжёлых металлов в листьях яблони домашней (R2= 0,98). Разработана шкала оценки стабильности развития этой культуры по показателям флуктуирующей асимметрии. На основе полученных достоверных связей разработана методика использования яблони в качестве индикаторного растения для биомониторинга стрессового воздействия среды на растения в садовых агроценозах.
  7. Четко выраженный характер действия источника промышленного загрязнения приводит к формированию зон древесной растительности с различной интенсивностью радиального прироста, что позволило выявить в ретроспективе периоды начала отрицательного действия изучаемого шлакоотвала на дубовые насаждения. По мере удаления от отвала отмечена сукцессия дубовых ценозов на липово-кленово-ясеневые. Выявлено, что зависимость густоты подроста по мере удаления от шлакоотвала носит линейный характер (при R2 = 0,9564).
  8. Использование дендрологического метода при изучении радиального прироста яблони домашней показало неодинаковую устойчивость различных сортов этой культуры к хроническому загрязнению тяжёлыми металлами. Наименьшая устойчивость к данному фактору оказалась у сорта Антоновка обыкновенная (что может быть связано с более благоприятными экологическими условиями в период выведения этого сорта).
  9. Накопление тяжёлых металлов в различных частях растений неодинаково. Оно выше в листьях, ниже – в плодах. При оценке влияния агроприемов на экологическую безопасность плодово-ягодной продукции необходимо учитывать содержание микроэлементов в листьях и плодах, использовать системные показатели, такие как коэффициент накопления (Кн) и суммарный показатель накопления (СПН). Элементы располагаются в порядке убывания их количества в ягодах смородины чёрной следующим образом: цинк, железо, медь, никель, свинец; крыжовника и малины – цинк, железо, никель, медь, свинец.
  10. Перспективным способом снижения подвижности тяжёлых металлов в почве и содержания тяжёлых металлов в растениях и плодовой продукции является использование мелиорантов, в том числе, нанопористого природного минерала цеолита. Экономически обоснованными дозами при выращивании ягодных культур являются: для смородины чёрной – 3 т/га; для малины – 10 т/га; для крыжовника – 8 т/га. При этом рентабельность производства повысилась на 40, 24 и 19% соответственно.

Применение регуляторов роста, в том числе – препарата циркон, использование которого в дозе 10 мкг/л (1∙10-6 %) сдерживало накопление ионов меди в листьях земляники при её высоком содержании в почве и регулировало перекисный гомеостаз растений.


Предложения по практическому использованию

результатов исследований
  1. Органам государственной власти и управления в сфере регулирования природопользования принять соответствующие нормативно-законодательные акты по запрещению размещения промышленных токсичных отходов открытым способом; разработать и утвердить государственную программу по утилизации и захоронению действующих отвалов, терриконов, хвостохранилищ и других объектов хранения отходов.
  2. Госстрою РФ и его территориальным органам при проведении государственной экспертизы проектов строительства промышленных предприятий не допускать согласований на размещение отходов в агроландшафтах открытым способом. Рекомендовать предприятиям использовать зарубежный передовой опыт по глубокой переработке и нейтрализации их токсичности, утилизации и захоронению отходов.
  3. Руководителям промышленных предприятий, в собственности которых находятся шлакоотвалы и другие аналогичные объекты хранения отходов производства, реализовать проекты по предотвращению дальнейшего загрязнения территорий данными объектами.
  4. Сельскохозяйственным организациям, на землях которых размещены отвалы, терриконы, хвостохранилища в структуре посевных площадей на загрязнённых вышеуказанными объектами землях, предусматривать разработку и освоение систем земледелия, основу которых будут составлять севообороты с более толерантными к загрязнению культурами.
  5. Для снижения поступления тяжёлых металлов в ягодную продукцию использовать в качестве мелиоранта нанопористый природный минерал – цеолит Хотынецкого месторождения при выращивании смородины чёрной – 3 т\га, малины – 10 т/га и крыжовника – 8 т/га.
  6. При подготовке специалистов в области экологии, лесомелиорации, земледелия, агрохимии и другим специальностям использовать методические рекомендации по флуктуирующей асимметрии листовой пластинки, определению свинца и никеля в органах растений и подвижных форм меди в почве.


Список работ, опубликованных по теме диссертации


Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
    1. Кузнецов, М. Н. Оценка экологического состояния окружающей природной среды в районе складирования отходов алюминиевого производства / М. Н. Кузнецов, С. И. Марченко, И. Н. Глазун, Л. М. Соболева // Вестник МАНЭБ. – 2008. – Т. 13. – № 3. – С. 10-18.
    2. Кузнецов, М. Н. Накопление тяжёлых металлов в плодах и почве в зоне техногенного загрязнения / М. Н. Кузнецов, С. М. Мотылёва // Вестник РАСХН. – 2008. – 4. – С. 80-82.
    3. Кузнецов, М. Н. Сравнительная характеристика особенностей флуктуирующей асимметрии листьев яблони в разных экологических условиях. / М. Н. Кузнецов, Л. В. Голышкин // Сельскохозяйственная биология. Сер. Биология. – 2008. – № 3. – С. 72-77.
    4. Кузнецов, М. Н. Влияние цеолита на содержание свинца и никеля в ягодах чёрной смородины и крыжовника. / М. Н. Кузнецов, Т. А. Роева, Л. И. Леонтьева // Садоводство и виноградарство. – 2008. – № 6. – С. 15-16.
    5. Кузнецов, М. Н. Оценка количественных возможностей использования цеолитсодержащих пород для снижения поступления тяжёлых металлов в ягоды чёрной смородины. / М. Н. Кузнецов, Е. В. Леоничева, Т. А. Роева // Аграрный вестник Урала. – 2009. – № 5 (59). – С. 92-94.
    6. Кузнецов, М. Н. Влияние цеолитизации на содержание тяжёлых металлов в светло-серой лесной почве в условиях техногенного загрязнения / М. Н. Кузнецов, Е. В. Леоничева, С. М. Мотылёва, Т. П. Уколова, М. Е. Мертвищева, О. А. Подушнова // Доклады РАСХН. – 2009. – № 3. – С. 38-41.
    7. Кузнецов, М. Н. Влияние свинца и никеля на зародышевые корни яблони. / М. Н. Кузнецов, С. М. Мотылёва // Садоводство и виноградарство. – 2009. – № 4. – С. 17-22.
    8. Кузнецов, М. Н. Особенности влияния техногенного загрязнения на интенсивность протекания перекисного окисления липидов мембран в листьях яблони. / М. Н. Кузнецов, П. С. Прудников // Сельскохозяйственная биология. Сер. Биология растений. – 2009. – № 5. – С. 26-28.

Монографии, брошюры и рекомендации
    1. Кузнецов, М. Н. Тяжёлые металлы и продуктивность агроэкосистем: монография / Р. Н. Ляшук, М. Н. Кузнецов, А. Г. Гурин. – Орёл, 2007. – 196 с.
    2. Кузнецов, М. Н. Методические указания по определению величины флуктуирующей асимметрии листа яблони / М. Н. Кузнецов, Л. В. Голышкин, Е. А. Долматова – Орёл, 2009. – 18 с.
    3. Кузнецов, М. Н. Методические рекомендации по определению подвижных форм Cu методом жидкостной хроматографии / М. Н. Кузнецов, С. М. Мотылёва, Л. И. Леонтьева, М. Е. Мертвищева – Орёл, 2009. – 23 с.
    4. Кузнецов, М. Н. Методические рекомендации по определению Pb и Ni в органах плодовых и ягодных растений / М. Н. Кузнецов, С. М. Мотылёва – Орёл, 2009. – 23 с.


Статьи в сборниках научных трудов и материалы конференций
    1. Кузнецов, М. Н. Об агроэкологических последствиях техногенного загрязнения. / М. Н. Кузнецов // Достижения аграрной науки в решении экологических проблем Центральной России: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Орёл, 1999. – С. 93-101.
    2. Кузнецов, М. Н. К методологии расчёта экономического ущерба от загрязнения земель. / М. Н. Кузнецов // Современные проблемы рационального использования ресурсов в АПК: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Орёл, 2000. – С 117-121.
    3. Кузнецов, М. Н. Состояние естественных фитоценозов как индикатор загрязняющего действия шлакоотвалов / М. Н. Кузнецов // Современные проблемы рационального использования ресурсов в АПК: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Орёл, 2000 . – С 18-22.
    4. Кузнецов, М. Н. Влияние эмиссий шлакоотвала (Думчинский) на санитарно-патологическое состояние дубовых биогеоценозов / М. Н. Кузнецов, В. П. Шелухо // Вопросы лесоведения и лесоводства. – Брянск, 2000. – С 48-57.
    5. Кузнецов, М. Н. Влияние комплекса техногенных факторов шлакоотвала алюминиевого производства на радиальный прирост дуба черешчатого / М. Н. Кузнецов, И. Н. Глазун, Д. И. Нартов // Вопросы лесоведения и лесоводства. – Брянск, 2000. – С. 64-77.
    6. Кузнецов, М. Н. Последствия загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами в зонах техногенного воздействия (на примере Думчинского отвала Орловской области): автореферат диссертации кандидата сельскохозяйственных наук / Кузнецов Михаил Николаевич. – Орёл, 2000. – С. 21.
    7. Кузнецов, М. Н. Почвоутомление в яблоневом саду / М. Н. Кузнецов, Т. П. Уколова, Т. А. Роева // Роль интенсивных технологий в интенсивном садоводстве: Материалы международной научно-методической конференции, Россия, Орёл 28-31 июля, 2003. – Орёл, 2003. – С. 187-190.
    8. Кузнецов, М. Н. Основные результаты научной деятельности ВНИИСПК в 2003 году / М. Н. Кузнецов, Л. А. Грюнер // Селекция и сортовая агротехника плодовых культур. – Орёл, 2004. – С. 3-13.
    9. Кузнецов, М. Н. Влияние многолетних трав на почву после раскорчевки сада / М. Н. Кузнецов, Т. П. Уколова, Т. А. Роева, Л. И. Леонтьева // Селекция и сортовая агротехника плодовых культур. – Орёл, 2004. – С. 101-107.
    10. Кузнецов, М. Н. Особенности накопления тяжёлых металлов в яблоках в зависимости от условий выращивания / М. Н. Кузнецов, С. М. Мотылёва, М. В. Соснина, Т. П. Уколова // Агроэкология: Сборник научных трудов Экологические основы плодовощеводства – Горки: 2005. – С. 48-53.
    11. Кузнецов, М. Н. Влияние минеральных удобрений и мелиорантов на физиологические показатели растений / М. Н. Кузнецов, С. М. Мотылёва, О. В. Тарасова // Состояние и перспективы селекции и сорторазведения плодовых культур: материалы международной научно-методической конференции, Россия, Орёл, 12-15 июля, 2005. – Орёл, 2005. – С. 216-225.
    12. Кузнецов, М. Н. Всероссийскому НИИ селекции плодовых культур 160 лет (исторические вехи, направления деятельности, достижения, ведущие ученые) / М. Н. Кузнецов, Л. А. Грюнер // Состояние и перспективы селекции и сорторазведения плодовых культур: материалы международной научно-методической конференции, Россия, Орёл, 12-15 июля, 2005. – Орёл, 2005. – С 3-13.
    13. Кузнецов, М. Н. История и основные направления научной деятельности лаборатории агроэкологии / М. Н. Кузнецов, Т. П. Уколова, Е. В. Леоничева // Состояние и перспективы селекции и сорторазведения плодовых культур: материалы международной научно-методической конференции, Россия, Орёл, 12-15 июля, 2005. – Орёл, 2005. – С. 209-225.
    14. Кузнецов, М. Н. Адаптивный ответ устьичного аппарата листа чёрной смородины на загрязнение тяжёлыми металлами / М. Н. Кузнецов, Л. В. Голышкин // Состояние и перспективы развития ягодоводства России: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Россия, Орёл, 19-22 июня, 2006 г. – Орёл, 2006. – С. 156-161.
    15. Кузнецов, М. Н. Анализ системы «хозяин – патоген» для земляники в условиях интоксикации тяжёлыми металлами / М. Н. Кузнецов, Л. В. Голышкин, Г. П. Жук // Состояние и перспективы развития ягодоводства России: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Россия, Орёл, 19-22 июня, 2006 г. – Орёл, 2006. – С. 161-165.
    16. Кузнецов, М. Н. Влияние цеолита и извести на влажность почвы и показатели водного режима чёрной смородины / М. Н. Кузнецов, Т. А. Роева, Е. В. Леоничева // Состояние и перспективы развития ягодоводства России: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Россия, Орёл, 19-22 июня, 2006 г. – Орёл, 2006. – С. 249-252.
    17. Кузнецов, М. Н. Влияние мелиорантов на изменение активности каталазы и хлорофилла в листьях земляники / М. Н. Кузнецов, О. В. Тарасова // Состояние и перспективы развития ягодоводства России: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Россия, Орёл, 19-22 июня, 2006 г. – Орёл, 2006. – С. 283-287.
    18. Кузнецов, М. Н. Адаптивно-протекционная реакция устьичного аппарата листа чёрной смородины на загрязнение тяжёлыми металлами // М. Н. Кузнецов, Л. В. Голышкин // Проблемы биологии, экологии и образования: История и современность: материалы международной научной конференции, Россия, С.-Петербург, 22-24 мая, 2006. – СПб, 2006. – С. 17-24.
    19. Кузнецов, М. Н. Влияние цеолита на показатели водного режима земляники / М. Н. Кузнецов, О. В. Тарасов, И. В. Семин, М. Е. Мертвищева // Вторые чтения, посвященные памяти Ефима Степановича Иванова: материалы региональной конференции, Россия, Орёл, 25-27 сентября, 2006. – Орёл, 2006. С. – 18-22.
    20. Кузнецов, М. Н. Зимостойкость яблони в условиях техногенного загрязнения окружающей среды свинцом и медью / М. Н. Кузнецов, С. В. Резвякова, С. М. Мотылёва // Современные проблемы экологии: доклады Всероссийской научно-технической конференции, Россия, Тула. – Тула, 2006. – С. 108-111.
    21. Кузнецов, М. Н. Результаты перезимовки земляники в зиму 2005 – 2006 года / М. Н. Кузнецов, С. В. Резвякова, О. В. Тарасова // Современные проблемы экологии: доклады Всероссийской научно-технической конференции, Россия, Москва – Тула. – Тула, 2006. – С. 112-115.
    22. Кузнецов, М. Н. Влияние Хотынецкого цеолита на агроэкологические показатели почвы и физиолого-биохимические характеристики ягодных культур / М. Н. Кузнецов, Т. А. Роева, Л. И. Леонтьева, С. М. Мотылёва // Современные проблемы экологии: доклады Всероссийской научно-технической конференции, Россия, Москва – Тула. – Тула, 2006. – С. 127-129.
    23. Кузнецов, М. Н. Экологические последствия загрязнения почвы и растительности тяжёлыми металлами в зоне техногенного воздействия (на примере Думчинского отвала Орловской области) / М. Н. Кузнецов, // Современные проблемы экологии: доклады Всероссийской научно-технической конференции, Россия, Москва – Тула. – Тула, 2006. – С. 123-125.
    24. Кузнецов, М. Н. Адаптивная реакция анатомо-цитологических параметров листа и пыльцы яблони (Malus domestika L.) в ареале загрязнения тяжёлыми металлами / М. Н. Кузнецов, Л. В. Голышкин, С. М. Мотылёва, Л. В. Голышкина // XI Красносельские чтения: «Вузовская наука качества жизни человека»: материалы Международной научной конференции, Россия, С-Петербург, 24-25 апреля, 2007 г. – СПб, 2007. – С. 84.
    25. Кузнецов, М. Н. Основные результаты научной деятельности всероссийского НИИ селекции плодовых культур за 2006 и 2002 – 2006 гг. / М. Н. Кузнецов, Л. А. Грюнер, Е. А. Долматов, А. Л. Никитин // Селекция и сорторазведение садовых культур: сборник научных трудов. – Орёл, 2007. – С. 5-29.
    26. Кузнецов, М. Н. Определение ответной реакции структуры листового аппарата некоторых ягодных культур на вносимые в почву химические вещества и комплексы в качестве мелиорантов / М. Н. Кузнецов, Л. В. Голышкин // Селекция и сорторазведение садовых культур: сборник научных трудов. – Орёл, 2007. – С. 111-119.
    27. Кузнецов, М. Н. Некоторые агроэкологические аспекты использования цеолита Хотынецкого месторождения на землянике / М. Н. Кузнецов, С. М. Мотылёва, С. В. Резвякова // Фундаментальные и прикладные исследования на современном этапе развития химии: материалы I международной Интернет-конференции, Россия, Орёл, 2008. – С. 103-108.
    28. Кузнецов, М. Н. Влияние цеолита на содержание микроэлементов в листьях ягодных культур / М. Н. Кузнецов, С. М. Мотылёва, Т. А. Роева, Л. И. Леонтьева // Фундаментальные и прикладные исследования на современном этапе развития химии: материалы I международной Интернет-конференции, Россия, Орёл, 2008. – С. 108-112.
    29. Кузнецов, М. Н. Особенности флуктуирующей асимметрии листовых пластинок яблони как мониторингового объекта-индикатора в связи с проблемой интегральной оценки стабильности развития растений и состояния окружающей среды. / М. Н. Кузнецов, Л. В. Голышкин // Проблемы агроэкологии и адаптивность сортов в современном садоводстве России: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Россия, Орёл, 1-4 июля 2008 г. – Орёл, 2008. – С. 144-151.
    30. Кузнецов, М. Н. Влияние цеолита на агроэкологические свойства серой лесной почвы ягодного агроценоза / М. Н. Кузнецов, Е. В. Леоничева, Т. А. Роева, Л. И. Леонтьева, О. А. Ветрова // Проблемы агроэкологии и адаптивность сортов в современном садоводстве России: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Россия, Орёл, 1-4 июля 2008 г. – Орёл, 2008. – С. 151-158.
    31. Кузнецов, М. Н. Влияние разных доз цеолита на водный режим в системе почва – растение. / М. Н. Кузнецов, С. В. Резвякова, Т. А. Роева // Проблемы агроэкологии и адаптивность сортов в современном садоводстве России: материалы Всероссийской научно-методической конференции, Россия, Орёл, 1-4 июля 2008 г. – Орёл, 2008. – С. 158-162.
    32. Кузнецов, М. Н. Влияние мелиорантов на миграцию и трансформацию тяжёлых металлов в ягодном агроценозе / М. Н. Кузнецов // Проблемы почвенного мониторинга в аграрном секторе: материалы конференции памяти д.с.-х.н. С. Ф. Неговелова. К 105-летию со дня рождения. – Краснодар, 2008. – С. 93-101.
    33. Кузнецов, М. Н. Об основных итогах научной и производственной деятельности ГНУ ВНИИСПК Россельхозакадемии за 2008 г. Состояние и продуктивность плодовых ягодных растений. / М. Н. Кузнецов, Л. А. Грюнер, Е. А. Долматова, А. Л. Никитин // Сборник научных трудов ВСТИСП. – 2009. – С. 53-70.

123131