Агроэкологические аспекты использования средств химизации на качество растениеводческой продукции

Наибольшая энергия прорастания достоверно не отличимая от контроля, зарегистрирована в вариантах Красноярский тракт, Агробиостанция, (95,0 и 96,0 % соответственно). На том же, не отличимом от контрольного варианта, уровне достоверности находятся Русско-Полянский тракт, район комплекса Ясная Поляна, Подгородка (93,0 и 94,0 % соответственно).

Заключение. Таким образом, анализ полученных данных подтверждает токсическое действие снеговых проб на живые системы. Наиболее высокий уровень токсичности показали снеговые пробы, собранные ДК «Шинник», Будеркина, 2, Буферные пруды нефтезавода, Полигон (77,0; 81,0 и 84,0 % соответственно).

Библиографический список

1. Кубрина, Л. В. Особенности оценки экологического состояния территории по данным изучения снежного покрова в г. Омске [Текст] / Л. В. Кубрина, А. И. Григорьев, Е. В. Донец // Эколого-экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-Сибирского

региона : матер. III Межд. науч.-пр. конф. — Омск : Изд-во

ОмГПУ, 2010. - С. 68-73.

2. Биологический контроль окружающей среды. Биоинди-

кация и биотестирование [Текст] / под ред. О. П. Мелеховой и Е .Е. Егоровой. - М. : Академия, 2007. - 287 с.

3. Григорьев, А. И. Индикация состояния окружающей

среды : монография [Текст] / А. И. Григорьев, ОмИПП —

Омск, 2003. — 124 с.

4. Индикация состояния экосистем урбанизированных территорий Юго-Западной Сибири [Текст] / А. И. Григорьев [и др.]. — Омск, 2005. — 228 с.

5. Кубрина, Л. В. Биомониторинг урбанизрованных территорий на примере города Омска. [Тест] / Л. В. Кубрина // Естественные науки и экология : ежегодник ОмГПУ. — Омск, 2010. — Вып. 14. — С. 150—153.

КУБРИКА Людмила Васильевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии и природопользования.

Адрес для переписка email kubrina-lyudmila@ mail.ru

Статья поступила в редакцию 14.03.2011 г.

© Л. В. Кубрина

УДК 631.95:631.174:633/635 С. В. КУЛИКОВ

Н. А. ВОРОНКОВА

Омский государственный технический университет

Сибирский НИИ сельского хозяйства Россельхозакадемии,

г. Омск

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА КАЧЕСТВО РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ__________________________________________

Исследованиями, проведенными в длительном стационарном опыте при систематическом применении удобрений на черноземных почвах в южной лесостепной зоне Западной Сибири, установлено, что содержание нитратного азота, тяжелых металлов и остаточного количества пестицидов в зерне пшеницы, ячменя, зеленной массе люцерны не превышало предельно допустимых концентраций.

Ключевые слова: удобрения, нитратный азот, тяжелые металлы, пестициды, продукция растениеводства, экология, агроценоз.

Средства химизации являются основными факторами воздействия на агроэкосистему в агроландшафтах. Известно, что на почвы и растения оказывают действие не только питательные вещества удобрений, но и так называемые балластные элементы. Ряд микроэлементов в составе удобрений и других средств химизации, относимых к разряду тяжелых металлов, потенциально могут загрязнять почву, растения и грунтовые воды. Вследствие высокой биологической активности тяжелые металлы, попадая в природные среды в миграционно-активном со-

стоянии, включаются в той или иной степени в биологический круговорот. Рост концентрации тяжелых металлов в окружающей среде способствует увеличению их содержания во всех компонентах экосистемы, передвижению по трофической цепи. Поэтому получение достоверной информации о содержании накопления их, а также выявление вклада различных источников тяжелых металлов в загрязнение агроценозов приобретают важное значение [1, 2].

Наиболее полная информация о влиянии агротех-нологических факторов на экологическую сбаланси-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011 ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011

рованность агроценоза, и в том числе на накопление опасных соединений в сельскохозяйственной продукции, может быть получена в длительных стационарных опытах.

В связи с этим в задачи исследований входило изучение влияния систематического применения удобрений в севообороте, на качество получаемой продукции.

Для экологической оценки систем удобрения в севообороте определялось содержание нитратного азота, тяжелых металлов, остаточного количества пестицидов (ОКП) в зерне и соломе зерновых культур, а также в зеленой массе люцерны. Содержание данных веществ в урожае в связи с особой их вредоносностью, регламентируется предельно допустимой концентрацией (ПДК). Опасность превышения ее объясняется метаболизмом загрязняющих веществ в процессе питания и кормления, превращении их во вредоносные для здоровья соединения, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами.

Исследования проводились в стационарных опытах на основе зернопропашного (год закладки 1976 г.) и зернотравяного (год закладки 1987 г.) севооборотов в лаборатории агрохимии СибНИИСХ на полях ОПХ «Омское», расположенного в южной лесостепи Западной Сибири. Почва — чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусовый тяжелосуглинистый. Схемы опытов представлены в таблицах.

В настоящее время содержание нитратного азота в зерне пшеницы не регламентируется предельно допустимой концентрацией, все же нами был проведен анализ зерна на количество N-N0^ Результаты исследований показали, что в зерне накапливается в среднем от 100 до 300 мг/кг нитратного азота. Влияние минеральных удобрений, внесенных непосредственно под культуру, на накопление нитратов в зерне не установлено.

Вместе с тем прослеживается достоверная зависимость содержания N-N0,5 в зерне пшеницы от уровня обеспеченности почвы нитратным азотом и подвижным фосфором. С увеличением количества нитратного азота в почве повышается накопление нитратов в зерне пшеницы. Максимальное количество его (более 200 мг/кг) обнаружено в зерне пшеницы возделываемой после чистого пара, мини-маль-ное в пшенице выращенной после кукурузы. Количественная зависимость содержания нитратов в зерне от обеспеченности почвы нитратным азотом описывается уравнением прямой регрессии: У = = 180,8 + 5,0Х, где У — содержание нитратного азота в зерне, мг/кг; Х — содержание нитратного азота в почве, мг/кг.

С увеличением количества фосфора в почве накопление нитратов в зерне пшеницы снижается. Содержание нитратного азота в зерне пшеницы, находится в обратной зависимости от уровня обес-

печенности почвы подвижным фосфором. Уравнение регрессии имеет вид: для пшеницы по пару: У = 218,60+ 1,24Х — 0,06Х2, г= -0,60±0,11 для второй пшеницы после пара: У =363,62—15,09Х + 0,23Х2, г= —0,84±0,08 и для пшеницы по кукурузе: У=299,90 — — 11,74Х + 0,20Х2, г= —0,45±0,44, где У — содержание нитратного азота в зерне, мг/кг; Х — содержание подвижного фосфора в почве, мг/100 г.

С увеличением отношения количества подвижного фосфора к нитратному азоту в почве содержание Ы-Н03 в зерне снижается. Уравнение регрессии имеет вид: У = 299,20— 12,09Х + 0,24Х2, г = 0,74±0,19, где У — содержание нитратного азота в зерне, мг/кг; Х — соотношение Р2О5 / Ы-Ы03 в почве.

Определенной закономерности накопления нитратного азота в зерне от содержания общего азота не наблюдалось.

Управляя условиями минерального питания зерновых культур за счет агротехнических приёмов (предшественник), а также приемов применения минеральных удобрений в севообороте возможно целенаправленное регулирование процессов накопления нитратного азота в зерне [3].

Исследованиями установлено, что содержание тяжелых металлов в зерне пшеницы и ячменя в пятой ротации (30 лет) севооборота показали, что в этих культурах свинца накапливается на уровне 0,30 — 0,42; кадмия 0,07 — 0,08 и цинка 2,30 — 3,00 мг/кг (табл. 1). Полученное содержание элементов значительно ниже предельно допустимой концентрации. Достоверного влияния на накопление в зерне пшеницы и ячменя тяжелых металлов при длительном систематическом иприменении минеральных удобрений не установлено. Даже при внесении высоких доз фосфорных удобрений (в сумме за три ротации 1140 — 1290 кг/га) содержание тяжелых металлов в зерне пшеницы и ячменя было на уровне варианта без удобрений.

Содержание тяжелых металлов в зеленой массе люцерны 2-й ротации было на уровне: меди — 3,6 — 5,0 мг/кг; свинца — 0,26 — 0,31 мг/кг; кадмия — 0,02 — 0,06 мг/кг и цинка — 17,5 — 26,6 мг/кг (табл. 2). Концентрация их в растениеводческой продукции значительно ниже ПДК.

Четких закономерностей в качестве зеленой массы люцерны по содержанию тяжелых металлов от применяемых в севообороте систем удобрений не наблюдалось.

Можно лишь отметить тенденцию снижения кадмия в вариантах применения органических удобрений (навоз, солома) на всех удобренных фонах.

Зеленая масса люцерны 3-й ротации также соответствовала нормативным качественным показателям, содержания тяжелых металлов не превышало ПДК, и поэтому критерию была полностью пригодна для скармливания животным. Концентрация меди и

Таблица 1

Содержание тяжелых металлов в зерне пшеницы и ячменя в зависимости от удобрений, мг/кг

Вариант РЬ са 7п

пшеница ячмень пшеница ячмень пшеница ячмень

Без удобрений 0,46 0,42 0,07 0,07 2,37 2,55

^30Р1140К360 0,34 0,41 0,06 0,07 2,70 2,27

N630? 1290К390 0,37 0,40 0,08 0,08 3,00 2,90

ПДК 0,50 0,10 50,0

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в зеленой массе люцерны в зависимости от минеральных удобрений, навоза и соломы

Внесено удобрений за 1-ю ротацию севооборота Содержание тяжелых металлов, мг/ кг воздушно-сухого вещества

Си РЬ са 7п

Люцерна 2-й ротации

Без удобрений 5,0 2,7 0,46 26,6

Солома —11,8 т/га 4,9 2,9 0,46 25,4

Навоз — 60 т/га 4,2 2,6 0,46 19,1

Навоз (60 т/га)+солома (12,3 т/га) 4,6 2,7 0,27 23,8

^70Р390К170 3,4 3,1 0,45 17,3

N170Р 390К170 + солома (13,4 т/га) 3,8 3,3 0,60 23,7

N170Р 390К170 + навоз (60 т/га) 3,3 2,8 0,49 19,9

N170Р 390К170 + навоз (60 т/га) + солома (14,4 т/га) 3,6 3,0 0,25 19,3

Люцерна 3-й ротации

Без удобрений 0,42 0,24 0,02 4,64

Солома — 21,9 т/га 0,65 0,20 0,09 4,82

Навоз — 60 т/га 1,86 0,22 0,02 6,92

Навоз (120 т/га) +солома (22,7 т/га) 1,78 0,22 0,04 7,48

^40Р780К340 1,40 0,28 0,02 6,56

N 340Р780К340 + солома (25,6 т/га) 1,28 0,26 0,04 5,60

N 340Р 780К340 + навоз (120 т/га) 1,78 0,22 0,04 7,48

^40Р780К340 + навоз (120 т/га) + солома (27,0 т/га) 1,50 0,28 0,03 6,90

ПДК 10,0 0,50 0,10 50,0

Таблица 3

Остаточное количество трефлана в зеленой массе люцерны 2-й ротации в зависимости от минеральных удобрений, навоза и соломы

Т ехнология Вариант Остаточное количество трефлана, мг/кг воздушно-сухого вещества

(трефлан — 5,0 л/га) N28 Р65К28 0,18

^8РебК28 + солома 0,08

^8РебК28 + навоз следы

^8Р6бК28 + навоз + солома следы

ПДК 0,50

свинца в зеленой массе люцерны изменилась не значительно, в сравнении со вторым годом вегетации культуры, а содержание кадмия и цинка несколько снизилось.

Несмотря на двукратное увеличение суммарной нормы внесения удобрений, содержание тяжелых металлов в зеленой массе люцерны 3-й ротации существенно не изменилось по вариантам опыта. Наблюдалось снижение содержания Си и 2п почти в три раза.

Жёсткая регламентация по содержанию химических загрязнений в сельскохозяйственной продукции касается, прежде всего, пестицидов. Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. В этой связи возникает необходимость выявить приемы, позволяющие ускорить утилизацию и снизить концентрацию применяемых в агроценозе пестицидов в растениеводческой продукции.

Минеральное питание способствует более высокому уровню ферментативных реакций в клетке и в

конечном итоге повышает устойчивость растений к негативному воздействию пестицидов.

Этим во многом объясняется меньшая токсичность гербицида для культурных растений и более высокая скорость разложения на фоне оптимального минерального питания, что незамедлительно сказывается на количестве и качестве урожая.

В зернотравяном севообороте пестициды использовали на интенсивном фоне возделывания сельскохозяйственных культур. Определение остаточного количества пестицидов (ОКП) в зеленой массе люцерны 2-го года жизни показало, что содержание трефлана (почвенного гербицида, используемого перед посевом культуры) в растениях не превышало предельно допустимой концентрации — 0,50 мг/кг (табл. 3).

Внесение органических удобрений (соломы, навоза) способствовало снижению остаточного количества трефлана в зелёной массе люцерны.

Так как обогащение почвы свежим энергетическим материалом в виде соломы, навоза с соответ-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011 ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011

ствующей микрофлорой, активизирует почвенную биоту, интенсифицируя тем самым процесс детоксикации гербицида в почве.

Таким образом, при длительном систематическом применении минеральных и органических удобрений в зернопаропропашном севообороте, на черноземных почвах лесостепной зоны Западной Сибири, качество получаемой растениеводческой продукции по содержанию нитратного азота, тяжелых металлов и остаточного количества пестицидов не ухудшается. Даже в вариантах с максимальными дозами применения удобрений качество продукции соответствовало всем экологическим и медицинским требованиям.

Библиографический список

1. Черников, В. А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие / В. А. Черников, Н. З. Милащенко, О. А. Соколов // Книга 3. Устойчивость почв к антропогенному воздействию. - Пущино : ОНТИ ПНЦ РАН, 2001. - 203 с.

2. Кирюшин, В. И. Экологические основы земледелия / В. И. Кирюшин. — М. : Колос, 1996. — 354 с.

3. Ильин, С. С. Влияние удобрений на урожай культур и его качество в севооборотах разного типа / С. С. Ильин // Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и продуктивность севооборотов : науч. тр. ; ВАСХНИЛ. — М. : Колос, 1980. — С. 160 — 178.

КУЛИКОВ Сергей Валерьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), доцент кафедры физической химии Омского государственного технического университета.

ВОРОНКОВА Наталья Артёмовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (Россия), заведующая лабораторией агрохимии Сибирского НИИ сельского хозяйства Россельхозакадемии.

Адрес для переписки: e-mail : sibnhim@km.ru

Статья поступила в редакцию 21.03.2011 г.

© С. В. Куликов, Н. А. Воронкова

УДК 630*581.5+582.632.1 Ю. А. КУРИЛО

А. И. ГРИГОРЬЕВ Е. В. ДОНЕЦ

Омский государственный педагогический университет

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ КЛЕТОК ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ К СТРЕСС-ВОЗДЕЙСТВИЯМ_____________________________

Рассмотрены особенности изменения биоэлектрической активности у высших растений. Обсуждаются ключевые вопросы, показывающие зависимость сопротивления от экологических условий. Выявлена зависимость распространения электрического сопротивления в клетках древесных растений, в условиях нефтяного загрязнения в бассейне буферных прудов ОАО «Газпромнефть-Омский нефтеперерабатывающий завод (ОНПЗ)».

Ключевые слова: высшее растение, биоэлектрическая активность, электрическое сопротивление, экологические условия, стресс.

Эволюция привела к появлению у растений сложной системы адаптации к стрессовым условиям и изменениям окружающей среды. Практически любой внешний стимул, как-то: физическое, химическое или биологическое воздействие, воспринимается клеточными рецепторными системами, а затем кодируется в виде биохимической реакции, приводящей напрямую к адаптивному ответу, который может привести к изменению экспрессии генов. Гены индуцируют метаболические программы, направленные на обеспечение нормальной жизнедеятельности в изменившихся условиях [1]. Нефть и продукты ее распада не являются исключением, и их взаимодействие с клетками растений приводит к изменению сопротивления в клетках и, как следствие, может быть изменена экспрессия генов. Нефть и продукты ее распада можно рассматривать как сильнейший стрессор, влияющий на рост и развитие растений, произрастающих в неблагоприятных условиях [2].

Надо отметить, что понятие «стресс» впервые было введено в медицине [3], но затем стало применительно к растениям. Под стрессом понимается совокупность неспецифических реакций, протекающих на клеточном, тканевом, организменном уровнях в ответ на экстремальное воздействие среды [4]. Факторы, вызывающие стресс у растений, делят на три группы: физические стрессоры — температура, освещенность, влажность, повышенный уровень радиации, механическое воздействие. К химической группе относят — соли, газы, пестициды, металлы и т.д., к группе биологических стрессоров принадлежат возбудители болезней — грибы, бактерии, вирусы и т.д. Понятно, что не все растения в равной степени реагируют на неблагоприятные условия. Одни более подвержены, другие менее. В связи с этим растения относят к морозоустойчивым, засухоустойчивым, жароустойчивым, солеустойчивым культурам и сортам. Устойчивость к неблагоприятным факторам среды определяется способностью