Миграция тяжелых металлов в системе «почва-растение» при внесении осадка сточных вод в малоплодородные бурые лесные почвы приамурья 03. 02. 08 экология (биология) (биологические науки)
| Вид материала | Автореферат |
- Удк количественное определение содержания тяжелых металлов в пробах почвы атомно-абсорбционным, 161.57kb.
- Медведева Федеральному Собранию Российской Федерации от 30 ноября 2010 года в целях, 912.61kb.
- Электрохимические и физико-химические аспекты фиторемедиации сточных и промывных вод,, 396.8kb.
- Очистка сточных вод, 34.57kb.
- Физико-химические методы очистки сточных вод Малкова С. В., Машкова С. А., Шапкин, 45.75kb.
- Микробиологические методы очистки городских почв и сточных вод от углеводородов 03., 404.71kb.
- Методы очистки сточных вод, 28.89kb.
- Цели: -продолжить работу по углублению представлений, 60.93kb.
- Д. В. Дьяченко Флотационная очистка сточных вод приборостроительных предприятий, 46.04kb.
- Метод биосорбции тяжелых металлов из промышленных сточных вод с использованием пивоваренных, 350.37kb.
Рис. 1 ^ Изменение суммарного показателя загрязнения почвы под соей.
Н
аглядным примером является вариант с внесением ОИП в дозе 7 т/га, где установлено максимальное снижение массовой доли Cu, Co, Zn и Pb, особенно через год после внесения ОСВ (рис. 2). Рис. 2. ^ Содержание ТМ (мг/кг) в бурой лесной почве с внесением ОИПв дозе 7 т/га при возделывании сои (I – на начало опыта; II – на момент сбора урожая; III – через год)
В отличие от сои после сбора урожая фасоли в почве происходит, как увеличение, так и уменьшение содержания ТМ, которое характерно не только для вариантов с внесением ОСВ, но и для контрольного варианта. Вероятнее всего это объясняется разной потребностью растений в минеральных элементах, вследствие этого и разным выносом данных элементов фитомассой растений.
Содержание Zn после сбора урожая фасоли на вариантах с внесением кека в дозе 7 и 10 т/га (где было установлено превышение ОДК) снизилось в среднем на 22,1 и 33,1% соответственно, Ni на 72,9% (рис. 3).
Рис. 3. ^ Содержание ТМ (мг/кг)в бурой лесной почве на момент действия и последействия кека в дозе 10 т/га (опыт с фасолью)
После сбора урожая фасоли в почвах с внесением кека отмечено снижение массовой доли Cu до 52,5%, Zn до 43,6%, Ni до 85,9%, Pb до 17,9%.
В тоже время внесение ОИП в дозе 3,5 т/га в последействии привело к росту валового содержания Zn на 31,2% по сравнению с момента внесения, и увеличению содержания Pb (от 10,5 до 15,2%). Внесение кека в дозе 3,5 т/га способствовало росту валового содержания Со на 11 мг/кг.
О
ценка полученных концентраций химических элементов в бурой лесной почве при внесении ОСВ на основе величин показателя суммарного загрязнения выявила допустимый уровень загрязнения (рис. 4). Рис. 4 Изменение суммарного показателя загрязнения почвы под фасолью.
Поведение подвижных форм ТМ в почвах под соей и фасолью
При почвенно-агрохимическом исследовании, помимо оценки валовых концентраций ТМ, необходимо уделять внимание подвижным формам ТМ, так как они формируют резерв питания растений (Уфимцева, Терехина, 2005) и, кроме того, легко вымываются в грунтовые и поверхностные воды, определяя тем самым уровень их загрязнения. В связи с этим была произведена оценка степени подвижности ТМ в бурой лесной почве Приамурья при внесении ОСВ.
Никель. В осадках сточных вод Ni присутствует главным образом в форме легкодоступных органических хелатов (Кабата-Пендиас, 1989), то есть может быть фитотоксичным. Во всех вариантах опыта ПДК для подвижных форм Ni в почве превышено не было. Распределение Ni по фракциям свидетельствуют о том, что внесение ОСВ на момент сбора урожая не оказало существенного влияния на его подвижность в почве по сравнению с контролем.
Год спустя зафиксировано перераспределение данного элемента по фракциям только в посевах фасоли. Прежде всего, следует отметить значительное снижение его содержания в инертной фракции на 63,8-73,1% по отношению к контролю и увеличение его концентрации во фракции связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn на 41-70,1% по сравнению с аналогичными вариантами на момент сбора урожая. Вероятно, это связано с образованием внутрисферных поверхностных комплексов ТМ с функциональными группами оксидов и гидроксидов Fe (Пинский, 1997).
В посевах сои Ni практически на 59,2-87,3% находился в инертной фракции, среди лабильных форм 13-28,5% приходится на форму связанную с гидроокисными пленками, и от 1,3 до 12,8% Ni приурочено к органическому веществу и сульфидам.
Цинк. Внесение ОСВ, содержащих значительное количество органического вещества в ОИП и известь в кеке способствовало образованию труднорастворимых соединений Zn в почве, где возделывалась соя, что в свою очередь привело к уменьшению его концентрации в водной вытяжке (0,1-0,3%) по сравнению с контролем (0,5%). Поскольку доля металлов в водорастворимой фракции незначительна и составляла mах 0,3%, из-за мелкого масштаба ее не удалось отобразить на рисунках.
На момент сбора урожая доля Zn во фракции II в вариантах опыта с внесением ОСВ варьировала от 13,8 до 19,3% от его валового содержания (рис. 5). Спустя год доля данной фракции увеличилась до 23,1%. С увеличением дозы вносимого ОСВ доля Zn в данной фракции имеет тенденцию к уменьшению.
Практически для всех вариантов при выращивании сои внесение ОСВ способствует увеличению концентрации Zn во фракции, связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn от 29% от валового содержания на контроле и до мах. 40,4% при внесении 3,5 т ОИП. Через год доля данной фракции увеличивается до 49,1%. Высокое сродство Zn к гидроксидам Fe и Мn, вероятно, обусловлено тем, что они являются одними из наиболее мощных аккумуляторов ТМ.
 |  |
| ^ На период сбора урожая | Через год после внесения |
| Рис. 5. Формы нахождения Zn в почвах при внесении ОСВ в посевах сои, %.  непрочно сорбированные металлы; связанные с оксидами и гидроксидами Fe и Mn;  связанные с органическим веществом и сульфидами; инертная форма. | |
Аналогичная картина фракционного состава соединений Zn прослеживается и в посевах фасоли. Доминирующей среди мобильных форм Zn (24,6%-33,6% от валового содержания) является фракция, связанная с гидроксидными пленками Fe и Mn . Как установлено Норришем (Norrish K.,1975), Zn в данной фракции является доступным для растений. При внесении ОСВ доля водорастворимого Zn не превышает 0,3%, а доля адсорбированного колеблется от 13,7 до 18,2%.
Свинец. Основная масса Pb находится в инертной форме (62,4%-85,4% от валового содержания в почве под фасолью) и 69,3-78,5% под соей, что свидетельствует о том, что накопления Pb, с внесением изученных доз, не происходит (рис. 6).
Принимая во внимание содержание Pb в двух фракциях (I и II) на момент сбора урожая фасоли следует отметить, что наибольшая его доля 8,4% была обнаружена в варианте с внесением кека. Через год после внесения ОСВ доля водорастворимой фракции в данных вариантах опыта ниже чувствительности прибора, а во фракции II составила 6,1%, что на 1,8% ниже, чем в аналогичных вариантах с внесением ОИП. Это подтверждает факт влияния известия на растворимость Pb.
 |  | | |
| Контроль сбор урожая | Контроль через год | | |
 |  | ||
| кек 3,5 т/га сбор урожая | кек 3,5 т/га через год | ||
 |  | ||
| кек 10 т/га сбор урожая | кек 10 т/га через год | ||
| Рис. 6 Формы нахождения Pb в почвах контрольного варианта и при внесении кека в дозе 3,5 т/га и 10 т/га, в % от валового в посевах фасоли.  водорастворимая фракция; непрочно сорбированные металлы; связанные с оксидами и гидроксидами Fe и Mn; связанные с органическим веществом и сульфидами; инертная форма. | |||
Медь. Большая часть Сu прочно удерживается в инертной фракции (73,8-89,7% в почве под соей) и (75,9-85,8% в почве под фасолью).
Доступные для растений формы Сu в почве под соей распределены между водорастворимой (0,042-0,29% от валового содержания) и специфически адсорбированной (0-2,3%) фракциями. В почвах под фасолью внесение ОСВ способствовало росту содержание Cu в водорастворимой фракции по сравнению с контролем (0,4%) почти в 2 раза (0,8%) и максимального значения 0,9% достигло в варианте с внесением кека 3,5 т/га. И все же эта величина не превысила ПДК этого элемента для хозяйственно-питьевого водопользования (Фомин, 1995). Максимальное содержание Cu (1,1% от валового) в ацетатно-аммонийной вытяжке (фракция II) в посевах фасоли установлено так же в варианте с внесением 3,5 т/га кека. Доля Cu во фракции, связанной с органическим веществом почвы, при этом составила 9,1%-17,5%.
С течением времени, по мере минерализации инертной фракции, Сu переходит в более мобильные формы. Максимальное увеличение массовой доли Сu в почве под соей обнаружено через год после внесения ОСВ в двух фракциях - связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn (2,6-5,0% от валовой) и фракцией, связанной с органическим веществом (6,5-20,0%).
Проанализировав фракционный состав Cu через год после внесения ОСВ в почве под фасолью, было установлено, что увеличение подвижной формы Cu (фракция II) за этот период составляет десятые доли процента. В то время как содержание Сu, связанной с органическим веществом, увеличилось почти в 3 раза (с 16,7% до 40,7%). Установлено также и увеличение содержания Сu во фракции связанной с оксидами и гидроксидами Fe и Mn с (3,4%-5,3%) на момент сбора урожая до (4,6%-7,1%), через год после внесения.
Кобальт. В почвах под соей на момент сбора урожая основное количество Со в вариантах с внесением ОСВ сконцентрировано в инертной фракции (рис. 7). Через год после внесения ОСВ картина распределения Со резко изменилась, и наибольшая его часть была отмечена во фракциях, связанных с оксидами и гидроксидами Fе и Мn, а также с органическим веществом.
 |  |
| Контроль сбор урожая | Контроль через год |
 |  |
| кек 10 т/га сбор урожая | кек 10 т/га через год |
 |  |
| ОИП 10 т/га сбор урожая | ОИП 10 т/га через год |
| Рис. 7 Формы нахождения Со в почвах контрольного варианта и при внесении ОСВ дозой 10 т/га (в % от валового содержания, в почвах под соей). II- непрочно сорбированные металлы;  III- связанные с оксидами и гидроксидами Fe и Mn;  IV-связанные с органическим веществом и сульфидами;  V-инертная форма. | |
Внесение ОСВ увеличивает долю Со в инертной фракции в почвах под фасолью, особенно это заметно при внесении кека, где его содержание на момент сбора урожая на 11,8-19% больше контрольного варианта (62,8%). Однако следует отметить, что чем выше доза внесения кека, тем меньше содержание Со в инертной фракции. Вторая по содержанию Со является фракция, связанная с оксидами и гидроксидами Fе и Mn (13,1-23,3%).
Наблюдая подвижность Со в динамике, установили, что через год после внесения ОСВ в почвах под фасолью, увеличение содержания подвижных форм металла, вероятнее всего, происходит в результате разложения породообразующих минералов инертной формы из-за повышения кислотности почвы. Максимум подвижности во II фракции пришелся на варианты с внесением ОИП, где содержание Со варьировало от 2,86% до 10%. Концентрация водорастворимого Со была ниже уровня порога чувствительности прибора, за исключением варианта с ОИП в дозе 10 т/га, где доля Со достигала 3,3% от его валового содержания.
Хром и марганец Основное количество Cr в почвах под фасолью (76,5-89,4%), как и под соей (59,1-92,4%) сосредоточено в инертной фракции. Наиболее представительной для Мn в почвах при внесении ОСВ является гидроокисная форма, доля которой от валового содержания составляет (68,5-79%) в почве под фасолью и (65,9-76,8%) в почве под соей. Значимых изменений в содержании фракции в период между сбором урожая и через год выявлено не было.
Таким образом, значительная часть ТМ при внесении ОСВ удерживается в инертной фракции. Максимальное содержание в этой фракции характерно для Cr, а минимальное для Zn и Mn. Для вариантов, на которой возделывалась соя, доля элементов в инертной фракции (в % от валового содержания) убывает в ряду: Cr> Ni~ Cu> Pb> Со>Zn > Mn. В посевах фасоли этот ряд выглядит иначе: Cr> Cu~ Pb> Со>Zn~ Ni> Mn, в котором Ni со второго места переместился на предпоследнее.
Через год после внесения ОСВ, доля ТМ (за исключением Cr в почве под фасолью) в инертной фракции уменьшается, т.к. происходит химическое взаимодействие агрохимических средств с почвой в результате реакций гидролиза, осаждения-растворения и обменных процессов. Растворение ОСВ в почвах сопровождается гидролитическими реакциями, которые могут приводить к изменению рН. Даже если такое изменение почвенно-геохимической среды временно и локально, его результатом может быть разрушение как первичных, так и вторичных минералов.
Второй по величине для изучаемых металлов, за исключением Cu, является фракция, связанная с оксидами и гидроксидами Fe и Mn. Эта фракция, благодаря своему высокому содержанию в почвах и способности к образованию полимолекулярных пленок на поверхности высокодисперсных глинистых минералов обладает большой активной поверхностью. Ряд сродства ТМ к оксидам и гидроксидам Fe и Mn для почв с внесением ОСВ при выращивании сои выглядит следующим образом: Mn >Co > Zn > Ni ~ Pb > Cr >Cu, для фасоли: Mn > Ni > Zn> Co > Pb > Cr >Cu.
Через год после внесения ОСВ, уменьшение доли ТМ в остаточной фракции, приводит к увеличению доли Zn, Ni, Cr, Mn, Co, Cu в III фракции для сои и в той же фракции Ni, Mn, Co, Cu для фасоли.
Следует отметить, что соединения железа и марганца, могут переходить в подвижное состояние в случае восстановительных условий, например при избыточном увлажнении почв. Тогда существует потенциальная опасность перехода ТМ из данной фракции в более подвижную форму.
Внесение ОСВ сопровождается изменением количества ТМ в составе органических веществ. Доля ТМ, связанных с органическим веществом, в почвах с ОСВ составила 3,9-11,95% на момент сбора урожая и 2,3-27,1% через год. Наибольшее сродство к органическому веществу наблюдается для Со и Cu, меньшее - для Mn, Ni и Pb.
Через год после внесения ОСВ доля Cо, в данной фракции, возросла примерно в два раза только на почвах под соей, а Сu на почвах как под соей, так и под фасолью.
Наиболее сложна по составу II фракция. Доля ТМ в ней сильно различается в зависимости от элемента. Вообще содержание ТМ в этой фракции для всех доз ОСВ оставалось довольно низким и не превышало ПДК, установленное для подвижных соединений. По содержанию во II фракции ТМ образуют следующий ряд для почв занятых соей: Zn > Mn >Pb> Co > Cr > Сu> Ni. Для почв под фасолью закономерность ранжирования сохраняется: Zn > Mn >Pb> Co > Сu> Cr > Ni. Внесение ОСВ не оказывает существенного влияния на количество ТМ в наиболее мобильной адсорбционной фракции, что свидетельствует о быстрой трансформации или выносе из почвы этой формы металлов.
Наименьшее содержание ТМ характерно для водорастворимой фракции (в основном менее 2% от их валового количества в почвах), при этом элементы располагаются в следующий ряд по мере уменьшения их относительного содержания в этой фракции (под соей): Pb > Cu > Cr > Zn > Ni > Mn>Co и под фасолью: Cu > Cr > Pb > Co~ Ni > Mn. Под действием ОСВ доля ТМ, растворимых в воде, существенно не меняется.
^ В пятой главе «Влияние ОСВ на рост и развитие сельскохозяйственных растений» изучено влияние различных доз ОСВ на всхожесть семян и биометрические показатели бобовых культур. Изучены масштабы поступления ТМ в сельскохозяйственные культуры при утилизации ОСВ, а также их распределение по органам изучаемых культур.
Влияние ОСВ на качество растениеводческой продукции
Содержание ТМ в сельскохозяйственных культурах является важнейшим показателем биологического и гигиенического качества растений. Растения разных видов проявляют неодинаковую способность поглощать ТМ из почвы при одинаковом содержании их подвижных соединений.
Наименьшее количество ТМ в зерне и в побочной продукции установлено для сои (табл. 4-5). Содержание ТМ в них не превышает ПДК, а в вариантах с внесением ОСВ в дозе 3,5 т/га мало, чем отличается от растений, выращенных в контроле.
Максимальное количество ТМ обнаружено в корнях сои. С внесением ОСВ поглощение их усиливалось, но пропорции накопления по органам растения сохранялись. При внесении 10 т/га ОИП концентрация в корнях, таких элементов, как Zn и Рb увеличилась в 5 раз, а Сu, Cr и Mn в 2 раза (табл. 4).
Таблица 4
| Вариант опыта | Cu | Zn | Co | Ni | Cr | Mn | Pb | Зольность % |
| В ЗЕРНЕ | ||||||||
| Контроль | 6,8 | 21,1 | 0,2 | 0,3 | 0,2 | 9,9 | 0,01 | 6,5 |
| ОИП 3,5 т/га | 7,5 | 22,0 | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 10,8 | 0,01 | 5,6 |
| ОИП 7 т/га | 8,3 | 22,8 | 0,3 | 0,4 | 0,3 | 15,5 | 0,1 | 6,3 |
| ОИП 10 т/га | 9,2 | 26,0 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 29,3 | 0,4 | 11,3 |
| кек 3,5 т/га | 5,4 | 21,3 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 16,2 | 0,2 | 12,3 |
| кек 7 т/га | 4,1 | 34,6 | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 20,7 | 0,3 | 6,7 |
| кек 10 т/га | 4 | 41,0 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 21,4 | 0,4 | 8,3 |
| ПДК (МБТ 1990) | 10 | 50 | | | | | 0,5 | |
| В СОЛОМЕ | ||||||||
| Контроль | 10,9 | 12,8 | 0,4 | 0,2 | 0,3 | 8,4 | 0,2 | 3,8 |
| ОИП 3,5 т/га | 16,6 | 7,9 | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 8,5 | 0,2 | 3,1 |
| ОИП 7 т/га | 17,5 | 8,9 | 0,4 | 0,3 | 0,4 | 11,8 | 0,4 | 3,2 |
| ОИП 10 т/га | 18,9 | 10,8 | 0,4 | 0,5 | 0,4 | 16,8 | 0,5 | 3,9 |
| кек 3,5 т/га | 10,5 | 6,5 | 0,4 | 0,5 | 0,4 | 9,9 | 0,2 | 2,3 |
| кек 7 т/га | 9,9 | 11,1 | 0,4 | 0,5 | 0,4 | 16,3 | 0,4 | 3,6 |
| кек 10 т/га | 7,3 | 11,7 | 0,4 | 0,6 | 0,4 | 16,4 | 0,6 | 3,5 |
| ПДК (МДУ) | 30 | 50 | 0,5 | 3,0 | 0,5 | | 5 | |
| В КОРНЯХ | ||||||||
| Контроль | 10,9 | 18,4 | 0,9 | 0,4 | 1,0 | 12,5 | 0,6 | 4,4 |
| ОИП 3,5 т/га | 11,0 | 22,0 | 0,9 | 0,5 | 2,0 | 14,7 | 0,7 | 4,4 |
| ОИП 7 т/га | 17,3 | 39,4 | 1,0 | 0,5 | 2,6 | 18,0 | 1,0 | 4,9 |
| ОИП 10 т/га | 24,6 | 74,1 | 1,1 | 0,6 | 3,5 | 21,8 | 2,5 | 7,8 |
| кек 3,5 т/га | 11,8 | 36,5 | 0,9 | 0,5 | 1,3 | 15,0 | 1,0 | 2,03 |
| кек 7 т/га | 9,0 | 40,3 | 1,1 | 0,6 | 2,7 | 17,3 | 1,9 | 8,8 |
| кек 10 т/га | 8,7 | 50,3 | 1,3 | 0,7 | 4,9 | 25,4 | 3,1 | 4,5 |
В меньшей степени ТМ накапливают солома и зерно. Это объясняется тем, что в процессах метаболизма в растениях образуются разнообразные органические соединения с хелатирующими свойствами. При поглощении элементов корнями, которые обладают барьерными свойствами по отношению к ТМ, в случае высоких концентраций происходит их связывание и, как следствие, снижение подвижности.
Анализ сухого вещества вегетативных органов и бобов сои показал, что концентрация ТМ уменьшается в следующем порядке: для Cu, Со, Cr и Pb − корень > стебли > бобы; для Zn, Ni и Mn − корень > бобы > стебли, таким образом, в ходе проведенных исследований установлено, что соя обладает определенной защитной системой по отношению к изучаемым поллютантам.
В отличие от сои, внесение ОСВ способствовало накоплению ТМ в семенах фасоли выше санитарно-гигиенических нормативов по массовым долям Zn, Cu и Pb (табл. 5). Следовательно, даже уровень ТМ в почве ниже ОДК не всегда гарантирует получение экологически чистой растениеводческой продукции.
Таблица 5
Содержание ТМ в биомассе фасоли, (в мг/кг воздушно- сухой массы)
| Вариант опыта | Cu | Zn | Co | Ni | Cr | Mn | Pb | Зольность % |
| В ЗЕРНЕ | ||||||||
| Контроль | 9,6 | 47,1 | 0,8 | 2,4 | 0,4 | 35,8 | 0,3 | 5,9 |
| ОИП 3,5 т/га | 15,5 | 54,6 | 1,2 | 3,2 | 0,4 | 24 | 0,4 | 3,9 |
| ОИП 7 т/га | 17,5 | 55,4 | 1,8 | 4,1 | 0,5 | 23,3 | 0,6 | 4,0 |
| ОИП 10 т/га | 18,5 | 56,5 | 1,9 | 4,4 | 0,5 | 24,4 | 1,1 | 4,2 |
| кек 3,5 т/га | 20,4 | 61,5 | 1,9 | 1,9 | 0,5 | 26,3 | 0,4 | 4,3 |
| кек 7 т/га | 19,7 | 60,7 | 2 | 4,5 | 0,6 | 27,1 | 0,6 | 4,4 |
| кек 10 т/га | 17,6 | 57,7 | 2 | 4,8 | 0,5 | 26 | 0,9 | 4,4 |
| ПДК (МБТ 1990) | 10,0 | 50,0 | | | | | 0,5 | |
| В СОЛОМЕ | ||||||||
| Контроль | 7,5 | 40,9 | 0,6 | 0,9 | 0,9 | 33,7 | 0,4 | 7,0 |
| ОИП 3,5 т/га | 5,1 | 32,7 | 0,8 | 0,6 | 0,7 | 23,2 | 0,4 | 5,6 |
| ОИП 7 т/га | 7,2 | 34,9 | 1,1 | 1,1 | 1 | 44,4 | 0,9 | 5,9 |
| ОИП 10 т/га | 10,9 | 55,9 | 2 | 2,8 | 1,6 | 71 | 1,4 | 7,6 |
| кек 3,5 т/га | 6,3 | 32,2 | 0,7 | 1,3 | 1 | 40,3 | 0,9 | 5,7 |
| кек 7 т/га | 4,8 | 24,7 | 0,6 | 0,9 | 1 | 26,8 | 1,3 | 5,4 |
| кек 10 т/га | 4,3 | 23,5 | 1,6 | 2,6 | 2,9 | 66,6 | 2,1 | 8,7 |
| ПДК (МДУ) | 30,0 | 50,0 | 0,5 | 3,0 | 0,5 | | 5 | |
| В КОРНЯХ | ||||||||
| Контроль | 9,7 | 30,4 | 1,1 | 1,3 | 1,2 | 31,1 | 0,3 | 5,8 |
| ОИП 3,5 т/га | 7,9 | 26,3 | 0,9 | 1 | 1 | 25,8 | 1,5 | 4,9 |
| ОИП 7 т/га | 5,8 | 20,5 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 18,5 | 1,5 | 3,6 |
| ОИП 10 т/га | 12,6 | 52,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 39,6 | 1,5 | 5,3 |
| кек 3,5 т/га | 7,1 | 21,7 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | 20,2 | 1,4 | 4,3 |
| кек 7 т/га | 1,9 | 10 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 5,6 | 0,9 | 3,3 |
| кек 10 т/га | 5,4 | 13,5 | 0,8 | 0,7 | 0,7 | 16 | 1,4 | 6,1 |
Значительная вариабельность содержания ТМ прослеживается и в вегетативных органах. В стеблях фасоли по сравнению с соей в среднем в 4 раза больше накапливает Zn и Ni; Mn в 3,8 раза; Со и Cr в 2,8 раза; Pb в 2,4 раза. Отмечено превышение МДУ (максимально допустимый уровень для грубых и сочных кормов) в стеблях фасоли по содержанию Zn на варианте с внесением ОСВ в дозе 10 т/га, Со в вариантах 7 и 10 т/га. Содержание Cr достигает уровня МДУ в тех же вариантах.
В вегетативных органах и в бобах фасоли концентрации ТМ убывала в следующем порядке: для Cr и Pb − корень > стебли >бобы, для Mn − стебли>корень> бобы. Содержание Сu, Zn, Co и Ni в репродуктивных органах оказалась выше, чем в вегетативных, но, не смотря на превышение содержания ТМ в вегетативной и генеративной части фасоли, растения на всех вариантах опыта сохраняли нормальную жизнеспособность.
По видимому, механизмы устойчивости растений к избытку ТМ могут проявляться по-разному. Одни виды способны накапливать высокие концентрации ТМ, но проявлять к ним толерантность, как в нашем случае, фасоль; другие стремятся снизить их поступления путем максимального использования своих барьерных функций, как это происходит у сои. Данный факт, обусловлен присущим всем живым организмам внутривидовым полиморфизмом, способным проявить себя и при техногенном загрязнении природной среды либо разной потребностью данных культур к этим элементам.
Таким образом, на основании проведенных исследований можно заключить, что для снижения содержания ТМ в сельскохозяйственной продукции, при внесении ОСВ, необходимо осуществлять подбор культур и/или сортов способных контролировать поступление ТМ, особенно в продуктивные органы за счет барьерной функции корня.
Динамика роста и развития бобовых культур при внесении ОСВ
Влияние ОСВ на рост и развитие сои и фасоли изучалось с учетом биометрических показателей, результаты которых приведены в табл.6-7.
Таблица 6
Влияние ОСВ на биометрические показатели продуктивности сои
| Вариант | Высота растения, см | Количество на одно растение, шт | Масса на одно растение, г | Масса 1000 зерен, г | Зерно/ Солома | ||||
| узлы | ветви | бобы | зерно | зерно | солома | ||||
| Контроль | 56,8 | 9,9 | 0,6 | 17,5 | 36,9 | 9,4 | 2,4 | 123,1 | 3,9 |
| ОИП3,5т/га | 67,0 | 10,7 | 0,7 | 25,1 | 55,2 | 11,0 | 3,7 | 128,5 | 3,0 |
| ОИП 7 т/га | 75,7 | 9,5 | 1,3 | 26,6 | 61,2 | 13,8 | 3,7 | 141,4 | 3,7 |
| ОИП10т/га | 72,1 | 11,4 | 1,4 | 26,5 | 58,2 | 16,4 | 3,6 | 138,8 | 4,6 |
| кек 3,5 т/га | 66,5 | 11,6 | 1,1 | 19,9 | 47,8 | 10,2 | 4,0 | 130,9 | 2,5 |
| кек 7 т/га | 74,5 | 10,4 | 0,9 | 16,4 | 40,2 | 15,7 | 3,0 | 140,3 | 5,2 |
| кек 10 т/га | 70,0 | 9,8 | 0,7 | 17,9 | 37,3 | 8,8 | 3,7 | 127,6 | 2,4 |
Как показали результаты проведенных исследований, применение ОСВ в посевах сои и фасоли существенно увеличило все определяемые нами биометрические показатели. Наилучшие показатели установлены при внесении 7 т/га ОИП.
Высота растений у сои увеличилась от 9,7 до 18,9 см, у фасоли от 5,6 до 24,4 см по сравнению с контролем. Согласно полученным данным в вариантах с внесением ОСВ увеличилась масса зерна, число зерен на растении - у сои на 0,4 - 24,3, у фасоли за исключением варианта «Почва+кек 10 т/га» на 16,7 - 28,7 штук. По отношению к контролю увеличивается и масса 1000 зерен: у сои на 3,7 - 14,9%, а у фасоли только на вариантах с внесением ОПИ (0,4 - 2,6%). Внесение кека, напротив, способствует уменьшению веса 1000 зерен.
| Таблица 7 Влияние ОСВ на продуктивность фасоли | ||||||
| Вариант | Высота растения, см | Высота прикрепления нижних бобов, см | Количество на одно растение, шт | Масса 1000 зерен, г | ||
| Бобы | Зерен в одном бобе | Зерен на 1 раст. | ||||
| Контроль | 74,6 | 16,4 | 15,8 | 5,8 | 91,6 | 249 |
| ОИП 3,5т/га | 86,1 | 17,3 | 16,6 | 6,4 | 106,2 | 253 |
| ОИП 7т/га | 99,0 | 21,5 | 19,4 | 6,1 | 118,3 | 250 |
| ОИП 10т/га | 80,2 | 19,6 | 15,7 | 6,9 | 108,3 | 256 |
| кек 3,5т/га | 86,0 | 16,2 | 17,9 | 5,9 | 105,6 | 243 |
| кек 7т/га | 88,8 | 16,8 | 19,1 | 6,3 | 120,3 | 237 |
| кек 10т/га | 87,4 | 15,6 | 11,2 | 6,6 | 73,9 | 224 |
Наиболее положительное влияние на рост и развитие сои оказал осадок с иловых полей, где семенная продуктивность зерна составила 27,8 – 30,7 ц/га, что на 6,1 до 17,2% выше контрольного. Для фасоли наиболее эффективным оказалось внесение ОСВ в количестве 7 т/га, где прирост биомассы зерна по отношению к контролю составил 30,2–31% (табл. 8).
| Таблица 8 Влияние ОСВ на семенную продуктивность зерна сои и фасоли | ||||
| Вариант | СОЯ | ФАСОЛЬ | ||
| ц/га | % | ц/га | % | |
| Контроль | 26,2 | - | 23,2 | - |
| ОИП3,5 т/га | 27,8 | 6,1 | 27,8 | 19,8 |
| ОИП 7 т/га | 30,0 | 14,5 | 30,2 | 30,2 |
| ОИП 10 т/га | 30,7 | 17,2 | 27,6 | 19,0 |
| кек 3,5 т/га | 27,4 | 4,6 | 27,7 | 19,4 |
| кек 7 т/га | 26,5 | 1,2 | 30,4 | 31,0 |
| кек 10 т/га | 26,0 | -0,8 | 19,6 | -15,5 |
| | Sx=0.35 Sd= 0.49 НСР=1.07 (3.87%) | Sx=0.46 Sd= 0.66 НСР=1.45 (5.43%) | ||
Таким образом, внесение ОИП в бурую лесную почву под сою и фасоль дает более высокую прибавку семенной продуктивности, причем ОИП выглядит предпочтительнее, чем кек. По-видимому, внесение термически высушенного осадка, который содержит значительное количество извести и железа (кек) в количестве 10 т/га оказало на неё угнетающие воздействие.