Накопление тяжелых металлов растениями картофеля на черноземе типичном

Вестник ОрелГАУ 1'

Научное обеспечение развития земледелия

УДК 632.122:546:633.491

С.Д. Лицуков, кандидат сельскохозяйственных наук ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»

НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ РАСТЕНИЯМИ КАРТОФЕЛЯ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ

Рассмотрены агрохимические приемы, снижающие накопление тяжелых металлов в растениях картофеля на черноземе типичном тяжелосуглинистого

гранулометрического состава. На основании полученных результатов сделан вывод о том, что внесение извести и совместное внесение извести и навоза снижают поступление кадмия в клубни картофеля на 22 и 18%, соответственно, а внесение навоза - на 8%. Ключевые слова: тяжелые металлы, кадмий, медь, свинец, цинк, минеральные, органические, известковые удобрения.

Охрана окружающей среды от химического загрязнения - одна из важнейших социальных и экономических задач. На современном этапе существует потенциальная опасность загрязнения почвы тяжелыми металлами. Основными источниками поступления тяжелых металлов в почву являются тепловые электростанции, предприятия по добыче и переработке черных и цветных металлов, химическая промышленность, сельскохозяйственное производство и жилищно-коммунальные комплексы (Иванова, 1987, Куликова и др., 2004).

Почвы, загрязненные тяжелыми металлами, могут на долгие годы стать непригодными для производства растениеводческой продукции (Овчаренко и др., 2005). Миграция тяжелых металлов в агроэкосистемах определяется рядом факторов. Среди них наибольшее значение имеют почвенные условия и биологические особенности самих растений (В.Ф.Мальцев и др., 2005). 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.

Материалы и методика исследований

Целью наших исследований являлось изучение приемов снижения поступления тяжелых металлов в клубни и ботву картофеля.

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 клубни и ботву картофеля.

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^180/180 + ТМ;

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

5. ^80Р180К180 + Навоз (50 т/га) + ТМ;

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

7. ^60Рз60Кз60 + ТМ.

Агрохимические показатели опытного участка: содержание гумуса - 5,8%, рНсн1 - 5,6, подвижного фосфора - 312 мг/кг, обменного калия - 174 мг/кг, азота легкогидролизуемого - 175 мг/кг. Посевная

In article are presented the agrochemical receptions reducing accumulation of heavy metals in plants of a potato on black earth typical heavy mechanical composition of structure. On the basis of the received results the conclusion that entering to exhaust and joint entering is drawn to exhaust and manure reduce cadmium receipt in potato tubers on 22 and 18 % accordingly, and manure entering - on 8 %.

Key words: heavy metals, cadmium, copper, lead, zinc, mineral, organic, limy fertilizers.

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: ZnSO4(395,6 г/м2), РЬ(СНзСОО)2*РЬ(ОН)2(82,0 г/м2), CdSO4 (10.3 г/м2), CuSO4 (176.8 г/м2), вносили каждый отдельно, предварительно смешав их соли с почвой, для того, чтобы не было между ними непосредственного контакта. затем почву перекапывали на делянки.

Агрохимические показатели почвы определяли следующими методами: рНкс1 - потенциометрическим методом; гумус - по Тюрину; легкогидролизуемый азот - по Корнфилду; фосфор - по Чирикову; калий -по Чирикову.

Определение тяжелых металлов проводили по методическим указаниям разработанным

ЦИНАО(1993).

Результаты и их обсуждение

Особую опасность для людей и животных представляет накопление в продукции тяжелых металлов. 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 клубни картофеля представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля в среднем за три года, мг/кг

Варианты Cd Cu Pb Zn

Контроль 0,037 0,423 0,287 5,583

N180P180K180 0,037 0,373 0,297 5,020

N180P180K180 + ТМ 0,073 0,537 0,380 7,287

N180P180K180 + ТМ + 0,057 0,597 0,367 7,007

известь

N180P180K180 + ТМ + навоз 0,067 0,580 0,383 7,807

N180P180K180 + ТМ + навоз 0,060 0,523 0,350 6,820

+ известь

N360P360K360+ ТМ 0,083 0,643 0,427 8,153

ПДК 0,030 5,000 0,500 10,000

На контрольном участке содержание кадмия составило 0,037 мг/кг, что на 0.007 мг/кг выше ПДК. В вариантах N^180^80 + ТМ и ^60Рэ60Кэ60+ ТМ содержание кадмия составило 0,073 и 0,083 мг/кг соответственно, что выше ПДК в 2,4 и 2,8 раза. Внесение извести, совместное внесение извести и навоза и внесение навоза снижали поступление кадмия на 0.016, 0.013 и 0.006 мг/кг, соответственно,

Научное обеспечение развития земледелия

Вестник ОрелГАУ 1'

по сравнению с вариантом N180P180K180 +ТМ. Двойная доза минеральных удобрений не оказывала положительного влияния на снижение кадмия в клубнях картофеля.

Следовательно, внесение извести снижает поступление кадмия на 22%, совместное внесение извести и навоза - на 18%, а внесение навоза - всего лишь на 8%.

Поступление меди в клубни картофеля незначительное даже в вариантах, загрязненных этим элементом. Содержание ее составляет от 0,537 мг/кг в варианте ^80Р180К180 + ТМ до 0,643 в варианте ^60Р360К360+ ТМ, что ниже ПДК в 8-9 раз.

Содержание свинца в среднем за три года в клубнях картофеля во всех вариантах, загрязненных тяжелыми элементами также не превышает ПДК и составляет от 0,380 мг/кг до 0,427 мг/кг. Однако следует отметить, что внесение извести и совместное внесение извести и навоза снижают накопление свинца в клубнях картофеля на 0.013 и 0.03 мг/кг соответственно.

Содержание цинка на загрязненных почвах в клубнях картофеля составило от 7,287 мг/кг до 8,153 мг/кг, что ниже ПДК на 2,713 мг/кг - 1,847 мг/кг. Наблюдается тенденция снижения поступления цинка в клубни картофеля в вариантах с внесением извести и совместном внесении извести и навоза на 0.280 и 0.467 мг/кг, соответственно.

Мы изучали поступление тяжелых металлов в ботву картофеля.

Данные о накоплении токсичных элементов в ботве картофеля представлены в таблице 2.

Анализ данных показывает, что максимальное накопление токсичных элементов происходит в ботве картофеля. На контрольном варианте содержание кадмия в среднем за три года составило 0,087 мг/кг, что в 2,35 раза больше, чем в клубнях, в варианте ^80Р180К180 + ТМ содержание кадмия составило 0,2 мг/кг. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижают поступление этого элемента на 0,05 мг/кг, 0,04 и 0,03 мг/кг, соответственно.

Таблица 2 - Содержание тяжелых металлов в ботве картофеля в среднем за три года, мг/кг

Варианты Cd Cu Pb Zn

Контроль 0,087 0,85 0,556 3,796

N180P180K180 0,097 1,08 0,573 4,400

Nl8oPl8oKl8o + ТМ 0,20 2,1 1,037 10,930

N180P180K180 + ТМ + известь 0,15 1,68 0,663 6,970

N180P180K180 + ТМ + навоз 0,16 1,59 0,843 7,453

N180P180K180 + ТМ + навоз + известь 0,17 1,61 0,770 7,890

N360P360K360+ ТМ 0,21 2,08 0,977 10,987

Внесение двойной дозы минеральных удобрений на снижение накопления кадмия в ботве картофеля положительного влияния не оказало. Содержание меди в ботве картофеля составило 0,85 мг/кг на контроле, внесение минеральных удобрений способствовало накоплению меди, и содержание составило 1,08 мг/кг. В варианте ^80Р180К180 + ТМ содержание меди составило 2,1 мг/кг. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало поступление меди в ботву картофеля на 0,42 мг/кг, 0,51 мг/кг и 0,49 мг/кг, соответственно.

Двойная доза минеральных удобрений не снижала поступление элемента загрязнителя в ботву картофеля.

Содержание свинца в ботве картофеля на контроле составило 0,556 мг/кг, в варианте N180Pi8oK180 + ТМ -1,037 мг/кг, что в 2,72 раза выше, чем в клубнях картофеля. внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало накопление этого элемента ботвой на 0,374 мг/кг, 0,194 мг/кг и 0,267 мг/кг, соответственно. двойная доза минеральных удобрений также снижала накопление этого элемента в ботве, но незначительно.

Содержание цинка в ботве картофеля на контроле составило 3,796 мг/кг, а в варианте с внесением минеральных удобрений - 4,400 мг/кг.

На делянках, загрязненных тяжелыми металлами, содержание цинка составляло - 10,93 мг/кг (вариант N180P180K180 + ТМ). Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало содержание этого элемента в ботве на 3,96; 3,477 и 3,04 мг/кг, соответственно. Двойная доза минеральных удобрений положительного влияния на снижение поступления этого элемента не оказала.

Выводы

Исследования, проведенные нами, показывают, что интенсивнее накопление тяжелых металлов происходит ботвой картофеля по сравнению с клубнями.

Максимальное накопление тяжелых металлов основной и побочной продукцией в вариантах N180P180K180 + ТМ и N360P360K360+ ТМ.

Внесение извести, совместное внесение извести и навоза и внесение навоза снижают накопление кадмия в клубнях картофеля на 22, 18 и 8%, соответственно.

Внесение извести и совместное внесение извести и навоза снижает поступление токсичных элементов в растениеводческую продукцию. Внесение навоза снижает поступление кадмия незначительно, а на снижение накопления меди, цинка и свинца оказывает положительное влияние только в ботве.

Литература

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

2. Куликова Н.Н. Фитоиндикация содержания подвижных форм соединений тяжелых металлов в осадках промышленно-бытовых сточных вод /Н.Н. Куликова, Л.Ф. Парадина, А.Н. Сутурин, Е.Н. Козырева, С.М. Бойко, И.В. Паничева, А.М. Антоненко // Агрохимия. -.№11. - 2004. - 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.