Накопление тяжелых металлов растениями фасоли на черноземе типичном

НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ РАСТЕНИЯМИ ФАСОЛИ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ

С.Д. Лицуков

Аннотация. В статье представлены агрохимические приемы, которые снижают поступление тяжелых металлов в растения фасоли на черноземе типичном тяжелосуглинистого гранулометрического состава. На основании полученных данных сделан вывод о том, что внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижают поступление тяжелых металлов в основную и побочную продукцию фасоли. Поступление меди и цинка в бобы фасоли ниже ПДК даже в вариантах загрязненных этими элементами. Интенсивнее накопление тяжелых металлов происходит в побочной продукции по сравнению с основной.

Ключевые слова: тяжелые металлы; кадмий, медь; свинец; цинк; минеральные, органические, известковые удобрения, фасоль.

Одной из важнейших социальных и экономических задач является охрана окружающей среды от химического загрязнения. В настоящее время существует потенциальная опасность загрязнения почвы токсичными элементами. Основными источниками их поступления в почву являются тепловые электростанции, предприятия по добыче и переработке черных и цветных металлов, химическая промышленность, сельскохозяйственное производство и жилищно-коммунальные комплексы [1. - C 79; 2. - С74].

Почвы, загрязненные тяжелыми металлами, могут на долгие годы стать непригодными для производства экологически безопасной овощной продукции [3.-С.2]. В последние десятилетия из многочисленных загрязнителей природной среды наиболее опасны тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, цинк, медь, никель. Основная доля тяжелых металлов, загрязняющих природную среду, попадает в почву. Почва является мощным аккумулятором этих элементов и практически не теряет их со временем. Поэтому почвенные условия и биологические особенности самих растений имеют наибольшее значение [4.-С.48]. Это требует глубоких исследований в системе почва - удобрение - растение.

Разработка приемов, снижающих поступление тяжелых металлов в растения, является одной из основных задач при производстве сельскохозяйственной продукции.

Целью наших исследований являлось изучение приемов снижения поступления тяжелых металлов в основную и побочную продукцию фасоли.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние извести, навоза и совместного внесения извести и навоза на поступление кадмия, меди, свинца и цинка в основную и побочную продукцию.

Исследования проводились на черноземе типичном тяжелосуглинистого гранулометрического состава в условиях Белгородской области.

Опыт был заложен в четырехкратной повторности, по схеме:

1. Контроль (без удобрений и дополнительного внесения тяжелых металлов);

2. ^80Р180К180;

3. N^180^80 + ТМ;

4. N^180^80 + Известь (4 т/га) + ТМ;

5. N^180^80 + Навоз (50 т/га) + ТМ;

6. ^80Р180К180 + Известь (4 т/га) + Навоз (50 т/га) + ТМ;

7. ^60Рэб0К360 + ТМ.

Агрохимические показатели опытного участка: содержание гумуса - 5,8%, рНс - 5,6, подвижного фосфора - 312 мг/кг, обменного калия - 174 мг/кг, азота лег-когидролизуемого - 175 мг/кг. Посевная площадь делянки - 4,5 м2. Для проведения опыта использовали нитрофоску.

Минеральные, органические и известковые удобрения вносили одновременно на поверхность почвы и заделывали их при перекопке участка вручную. Тяжелые металлы в дозах: г^04(395,6 г/м2), РЬ(СН3СОО)2*РЬ(ОН)2 (82,0 г/м2), CuSO4(176,8 г/м2), CdSO4(l0,3 г/м2), вносили каждый отдельно, предварительно смешав их соли с почвой, для того, чтобы не было между ними непосредственного контакта. Затем почву делянки перекапывали.

Агрохимические показатели почвы определяли следующими методами: рНкс1 - потенциометрическим методом; гумус - по Тюрину; легкогидролизуемый азот - по Корнфилду; фосфор - по Чирикову; калий - по Чирикову. Содержание валовых форм тяжелых металлов на контроле: Сd - 1,05 мг/кг; Си - 24,89 мг/кг; РЬ -27,92 мг/кг; 2п - 76,69 мг/кг.

Содержание валовых форм тяжелых металлов на загрязненных делянках: Сd- 21,23 мг/кг; Си- 150,39 мг/кг; РЬ- 166,83 мг/кг; 2п- 171,49 мг/кг.

Определение тяжелых металлов проводили по методическим указаниям разработанным ЦИНАО(1993).

Особую опасность для людей и животных представляет накопление тяжелых металлов в продукции. Поэтому снижение поступления токсичных элементов в растениеводческую продукцию является одной из основных задач, при возделывании сельскохозяйственных культур на загрязненных тяжелыми металлами почвах.

Поступление элементов загрязнителей в бобы фасоли представлены в таблице 1. Содержание кадмия в бобах фасоли на контроле составило 0,069 мг/кг, при внесении минеральных удобрений поступление его увеличивалось и составило 0,075 мг/кг. В варианте N180P180K180 + ТМ содержание кадмия составило в бобах 0,123 мг/кг. что выше ПДК на 0,023 мг/кг. Внесение извести снижало содержание кадмия до уровня контроля и составило 0,063 мг/кг, что ниже ПДК на 0,037 мг/кг. и по сравнению с вариантом ^80Р180К180 + ТМ на 0,06 мг/кг. Внесение навоза также снижало содержание кадмия до уровня 0,76 ПДК или 0,076 мг/кг.

В варианте ^80Р180К180 + ТМ + навоз + известь содержание кадмия составило 0,069 мг/кг, что ниже ПДК на 0,031 мг/кг. Внесение двойной дозы минеральных удобрений на загрязненных делянках также снижало содержание кадмия в бобах фасоли, но незначительно. Следовательно, внесение извести снижает поступление

Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в бобах

фасоли в среднем за три года, мг/кг

Варианты еа Си РЬ гп

Контроль 0,069 0,94 0,56 14,86

N18(^180^80 0,075 0,91 0,59 13,65

Кш»?^.^™ + ТМ 0,123 2,91 0,74 23,40

^80РшК180 + ТМ + известь 0,063 1,08 0,56 13,24

Nl80Pl80Kl80 + ТМ + навоз 0,076 1,07 0,58 13,29

Nl80Pl80Kl80 + ТМ + навоз + известь 0,069 1,04 0,54 14,54

Nз6oPз6oKз6o+ ТМ 0,103 2,86 0,67 22,42

ПДК 0,10 10,0 0,5 50

кадмия на 49%, совместное внесение извести и навоза -на44%, а внесение навоза - на 38%.

Поступление меди в бобы фасоли незначительное даже в вариантах, загрязненных этим элементом. Содержание ее составляет от 2,91 мг/кг в варианте М18оР18оК18о + ТМ до 2,86 в варианте ^оРзбооКзбо+ ТМ, что составляет 29 и 28,6% соответственно от ПДК. В вариантах с внесением извести, навоза и совместном внесении извести и навоза наблюдается тенденция снижения накопления меди на 63 - 64% по сравнению с вариантом ^8оР18оК18о + ТМ.

Содержание свинца бобах фасоли даже на контрольном варианте составило 0,56 мг/кг, что выше ПДК на 0,06 мг/кг. В варианте ^8оР18оК18о + ТМ содержание свинца составило 0,74 мг/кг, что выше ПДК на 0,24 мг/кг. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало содержание свинца до уровня - 0,56; 0,58 и 0,54 мг/кг соответственно. Двойная доза минеральных удобрений снижала содержание свинца в бобах фасоли, но незначительно.

Содержание цинка на загрязненных почвах в бобах фасоли составило от 23,4 мг/кг до 13,24 мг/кг, что ниже ПДК на 26,6 мг/кг - 36,76 мг/кг. Наблюдается тенденция снижения поступления цинка в бобы фасоли в вариантах с внесением извести, навоза и совместном внесении извести и навоза на 10,16; 10,11 и 8,86 мг/кг соответственно. Двойная доза минеральных удобрений снижала поступление свинца в бобы фасоли , но незначительно, всего лишь на 0,98 мг/кг.

Мы изучали поступление тяжелых металлов в солому фасоли.

Данные о накоплении токсичных элементов в соломе фасоли представлены в таблице 2.

Анализ данных показывает, что максимальное накопление токсичных элементов происходит в соломе фасоли. На контрольном варианте содержание кадмия в соломе составило 0,404 мг/кг, что в 5,85 раза больше, чем в бобах, в варианте ^8оР18оК18о + ТМ содержание кадмия составило 1,105мг/кг, внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижают поступление этого элемента на 0,05 мг/кг, 0,454 и 0,401 мг/кг соответственно. Внесение двойной дозы минеральных удобрений на снижение накопления кадмия в ботве картофеля оказало незначительное влияние.

Содержание меди в соломе составило на контроле и в варианте с внесением минеральных удобрений 2,02 мг/кг. В варианте М18оР18оК18о + ТМ содержание меди увеличилось и составило 8,17 мг/кг. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало поступление меди в солому фасоли на 60; 54 и 55% соответственно. Двойная доза минеральных удобрений не снижала поступление элемента загрязнителя в солому фасоли.

Таблица 2 - Содержание тяжелых металлов в соломе

Содержание свинца в ботве картофеля на контроле и в варианте с внесением удобрений составило 2,72 и 2,73 мг/кг соответственно, в варианте ^8оР18оК18о + ТМ - 6,52 мг/кг, что в 2,4 раза выше, чем на контрольном

варианте. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало накопление этого элемента ботвой на 3,01 мг/кг, 2,89 мг/кг и 2,87 мг/кг соответственно. Двойная доза минеральных удобрений на снижение накопление этого элемента в соломе незначительно оказывало влияние.

Содержание цинка в соломе фасоли на контроле и в варианте Ni80Pi80Ki80 составило 20,59 и 20,09 мг/кг соответственно. На делянках, загрязненных тяжелыми металлами, содержание цинка увеличилось до 66,80 мг/кг (вариант Ni80Pi80Ki80 + ТМ). Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало содержание этого элемента в соломе до 43,38; 48,49 и 45,96 мг/кг соответственно. Двойная доза минеральных удобрений положительного влияния на снижение поступления этого элемента не оказала.

Исследования, проведенные нами, показывают, что интенсивнее накопление тяжелых металлов происходит соломой по сравнению с бобами фасоли. Максимальное накопление тяжелых металлов основной и побочной продукцией в вариантах N^oP^oK^o + ТМ и ^(РзвоКзво + ТМ.

Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижает поступление токсичных элементов в основную и побочную продукцию фасоли.

Список использованных источников

1 Иванова А.С. Медь в почвах садовых агроценозов Крыма // Агрохимия. - 1987. - №10. - С. 76-82.

2 Куликова Н.Н. Фитоиндикация содержания подвижных форм соединений тяжелых металлов в осадках промыш-ленно-бытовых сточных вод / Н.Н. Куликова, Л.Ф. Парадина,

A.Н. Сутурин и др. // Агрохимия. - 2004. - №11. - С.71-79.

3 Овчаренко М.Н., Шильников И.А., Комарова Н.А. Приемы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимический вестник. - 2005. - №3. - С. 2-4

4 Мальцев В.Ф., Бельченко С.А., Сорокин А.Е. Накопление тяжелых металлов в почве и растениях. Сборник научных трудов.- Биологизация земледелия в Нечерноземной зоне России. - Брянск, 2005.

Информация об авторе

Лицуков Сергей Дмитриевич, доктор сельскохозяйственных наук, декан агрономического факультета ФГБОУ ВО «Белгородский государственный аграрный университет им.

B.Я.Горина».

фасоли в среднем за три года, мг/кг

Варианты Сd Си Pb Zn

Контроль 0,404 2,02 2,72 20,59

Nl8oPl8oKl80 0,4l5 2,02 2,73 20,09

NI8(PI80KI80 + ТМ l,l05 8,l7 6,52 66,80

Nl8oPl8oKl80 + ТМ + известь 0,605 3,24 3,5l 43,38

Nl8oPl8oKl8o + ТМ + навоз 0,65l 3,77 3,63 48,49

Nl8oPl8oKl8o + ТМ + навоз + известь 0,704 3,69 3,65 45,96

N36OP36(K36O+ ТМ l,096 8,37 6,44 72,63