Минеральные удобрения как источник загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами

Вестник ТГПУ. 2000, Выпуск 9 (25). Серия: ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Наиболее эффективными оказались следующие штаммы: 348а, 40, НО, 41, 3486, ГДР, 3406, под влиянием которых урожай сена клевера повышался на 12-16 %, а прирост сырого протеина возрастал в пределах 74-125 кг/га. Самые устойчивые прибавки урожая в условиях нашей зоны были получены от ризоторфина, изготовленного на 3296, 348а и 3406 штаммах клубеньковых бактерий. Однако три штамма (42, 3436, 3446) не обеспечили достоверных прибавок урожая. Всего в посевах клевера за отчетный период проверено 14 штаммов, с которыми проведено 8 полевых опытов, включавших 44 опытных варианта, но достоверные прибавки получены в 30 вариантах, что составляет 68 % положительных случаев.

В опытах с горохом, проведенных как в условиях деф! цита влаги (1994, 1997, 1998 гг.), так й при ее дсстпо шом и избыточном содержании (1991-1993, 1995, 1996 гг.), искусственная

инокуляция его семян ризоторфином оказалась в абсолютном большинстве случаев неэффективной. Лишь под влиянием трех штаммов: 2606 в 1993 г., а также 2636 и 245а в 1995 г. были получены достоверные прибавки урожая зеленой массы гороха.

Таким образом, результаты исследований по проверке эффективности ризоторфина, изготовленного на разных штаммах клубеньковых бактерий, показывают, что в опытах с люцерной по всем испытываемым штаммам получены достоверные прибавки урожая зеленой массы. При этом наиболее эффективными оказались 425а, 2М24, СХМ1-239 штаммы, обеспечившие прирост урожая зеленой массы люцерны на 19-20 %. Эффективным оказался ризоторфин и в посевах клевера, Однако в опытах с горохом проверяемые штаммы в большинтсве случаев не имели преимущества над спонтанными клубеньковыми бактериями.

Литература

1. Кожемяков А.П. // Биологический азот в сельском хозяйстве СССР. М.,1989. С. 15-27.

2.. Фомичев Е.Е. // Тр. Всесоюз. научно-исслед. ин-та сельскохозяйственной микробиологии. Л,, 1989. С. 5-13.

3, Доспехов БА Методика полевого опыта. М., 1985.

УДК 551.510

В.П. Гладышев*, Г.М. Пьяных**, Е.В. Колесникова*, Н.Р. Нуриахметова*

МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

'Томский государственный педагогический университет "Государственная станция агрохимической службы «Томская»

Почвы являются одним из важнейших объектов окружающей среды, на которых производится более 90% пищевых продуктов и сырья для многих отраслей народного хозяйства. От их «чистоты» во многом зависят урожайность и гигиеническое качество растениеводческой продукции, которая является источником поступления токсичных веществ через пищевые цепи в организм человека [I].

Для тяжелых металлов (ТМ) почвы являются хорошей депонирующей средой, в которой они прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые соединения, за счет чего идет их накопление в почве. Кроме того, под воздействием различных факторов в почве происходит постоянная миграция попадающих в нее веществ и перенос их на большие расстояния. Загрязняющие почву вредные вещества могут переходить в воду, растения и, следовательно, в организмы животных и человека. Однако в естественных условиях в связи с

вымыванием растворенных микроэлементов из почвенного раствора в нижележащие горизонты или с поверхностным стоком происходит уменьшение содержания в почвах биогенных веществ [2].

Несбалансированное содержание биогенных элементов в почвах предопределяет необходимость применения различных видов минеральных удобрений: азотных, нитратных, фосфорных, калийных, магниевых (в соответствии с ГОСТ 20432-75) [2].

Интенсивный рост химизации сельского хозяйства требует рационального подхода к применению минеральных удобрений. Использование их в соответствии с научно-обоснованными рекомендациями приводит к увеличению содержания в почве биогенных элементов питания растений и ее плодородия и повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Однако нередко при нарушении технологии их применения они начинают играть роль токсикантов.

В. П. Гладышев, Г. М. Пьяных, Е.В. Колесникова, Н.Р. Нуриахметова. Минеральные удобрения.

Такой подход адекватно отражает ущерб, наносимый плодородию почвы, состоянию, росту, развитию и плодоношению растений накоплением в них ТМ в пределах выше ПДК. Обострение экологической ситуации в ряде регионов России во многом связано с недооценкой опасности чрезмерного применения минеральных удобрений, содержащих в своем составе ТМ. Количественное содержание ТМ в них зависит от исходного сырья, что наглядно видно из табл. 1 [1].

Таблица 1

Агротехнические источники загрязнения почв микроэлементами (мг/кг сухой массы) [2]

Элемент Орошение сточными водами Фосфорные удобрения Известняки Азотные удобрения

Аэ 2-26 2-1200 0,1-24 2,2-120

Ва 150-4000 200 120-250 —

С<1 2-1500 0,1-170 0,04—0,1 0,05-8,5

Со 2-260 1-12 0,4-3 5,4-12

Сг 20-40600 66-245 10-15 3,2-19

Си 50-3300 1-300 2-125 <1-15

н8 0,1-55 0,01-1 0,05 0,3-3

Мп 60-390 40-2000 40-1200 —

Мо 1-40 0,1-60 0,1-15 1-7

N1 16-5300 7-38 10-20 7-34

РЬ 50-3000 7-225 20-1250 2-27

Бе 2-9 0,5-25 0,08-0,1 _

Бп 40-700 3-19 0,5-4 1.4-16

Бг 40-360 25-500 610 _

V 20-400 2-1600 20 —

Ъп 700-49000 50-1450 10-450 1-42

В определенных условиях ионы ТМ, присутствующие в минеральных удобрениях, обладают большой подвижностью в почвах, накапливаются в больших количествах в растениях и по пищевым цепям поступают в организм животных и человека. Наиболее опасны элементы с очень высоким (Сё, Щ, Си, Сг, Бп) и высоким (Мо, Мп, Бе, Бе) потенциалом загрязнения.

Вероятность попадания ТМ из удобрений в почву может быть охарактеризована способностью их перехода в почвенные растворы. В табл. 2 приведены концентрации ТМ, которые создаются при обработке удобрений (фосфорных и азот-но-фосфорных) разбавленным раствором хлористоводородной кислоты [2]. Эти данные не являются абсолютными, но в известной мере ха-

Таблица 2

Содержание в минеральных удобрениях ТМ(мг/кг), извлекаемых 0,1 н. HCl [3]

Удобрения Си Zn Cd Pb Cr Мп Fe Ni

Суперфосфат простой 32 17 0,25 15,3 3,30 113 643 6

Суперфосфат двойной 1 17 0,48 31,8 6,80 455 1468 15

Фосфоритная мука 2,5 43 0,23 14,5 6,50 172 865 20

Нитро-аммофос 8,5 0,38 0,20 10 8,80 181 272 0,8

Нитрофоска 11 9 0,03 14,8 3,30 67 360 6

Таблица 3

Пороговые концентрации микроэлементов для сельскохозяйственных культур

Элемент Пределы нижн. порога

Си 0,6-10 41 1-336

Mo 0,01-13 0,059-132 -

Мп 0,2-122 2-3110 49-11000

Zn 0,4-96 4-229 70-7500

Fe 11-115 28-250 250

Ni - 0,4-40 55-188

Sc - 7-30 101-1350

растеризуют процесс перехода металлов примесей из удобрений в почвенные растворы. Выращивание качественной сельскохозяйственной культуры и получение из нее экологически чистых продуктов питания возможно лишь при условии содержания ТМ в почвах на уровнях норм, необходимых для растений. Эти нормы определяют нижними и верхними пороговыми концентрациями [1]. В табл. 3 приведены величины пороговых концентраций ряда ТМ для некоторых сельскохозяйственных культур [3]. В табл. 4 приведены значения ПДК по ТМ для почв сельхозугодий [4] и сельскохозяйственной продукции [5]. Анализ табл. 1-4 позволяет сделать следующие выводы.

Несмотря на столь широкое распространение ТМ в минеральных удобрениях, концентрация их в сельскохозяйственной продукции в значительной мере определяется видовыми особенностями культур.

Исследования многих авторов свидетельствуют, что в экологически относительно чистой зоне, вдали от промышленных районов и автомагистралей длительное применение минеральных

Вестник ТГПУ. 2000. Выпуск 9 (25). Серия: ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

Таблица 4

ПДК по содержанию ТМ для почв сельхозугодий и сельскохозяйственной продукции (мг/кг) [5]

ПДК Си Хп Сй Щ РЬ Аз Сг Мп Со Ш Ее-

Почвы с учетом фона 3 .23 з  2 30 2 50 1500 5 4 -

В зерновых и бобовых 10 50 0,05 0,03 0,4 0,5 0,2 - - 0,5 50

В овощах и фруктах 5-10 10 0,03 0,02 0,4 0,2 0,45 40-70 1 2 50

Таблица 5

Среднее содержание некоторых тяжелых металлов в овощах, выращенных на индивидуальных участках (1) и в хозяйствах (2) Томского района

удобрений не увеличивает^ а, как правило, снижает концентрацию ТМ в продукции растениеводства в силу «ростового разбавления» при значительном повышении урожайности, в то время как суммарное их количество, отчуждаемое с урожаем, существенно увеличивается [4]. Однако в случае систематического интенсивного сверхнормативного использования минеральных удобрений создаются возможности загрязнения сельскохозяйственных культур ТМ в количествах, превышающих пределы их нормального содержания и ПДК [5]. Преодоления такого противоречия между стремлением получить высокий урожай и обеспечить его хорошее качество возможно лишь при разработке мер по снижению накопления ТМ в растительной продукции и регламентированном применении минеральных удобрений. Снижение доз удобрений в некоторых случаях приведет к уменьшению объема урожая, но в то же время будет способствовать увеличению выхода экологически безопасной продукции.

На примере возделывания некоторых сельскохозяйственных культур (картофель, свекла, морковь) в условиях выращивания их на индивидуальных участках и угодиях специализированных хозяйств Томского района было выяснено влияние внесения удобрений. Обследование почв 40 индивидуальных участков показали, что более половины площадей требуют внесения азотных

удобрений. На 8 % участков азотные удобрения не нужны; более того, имеется опасность накопления нитратов в растениях в пределах и более ПДК. Такое содержание нитратного азота указывает, что здесь владельцы применяют повышенные дозы (200-300 кг д.в. азота на га). Еще большая разбалансировка минерального питания наблюдается по фосфору и калию. Владельцы более половины участков применяют органические, калийные и фосфорные удобрения сверх допустимых концентраций. Соотношение питательных элементов в почве для овощных культур, выращиваемых в области, оптимально №Р:К как 1:12:10. Половина индивидуальных участков имеют соотношение 1:97:63, 1:139:160, 1:48:24, 1:52-58 и т.д. Разбалансировка минерального питания ведет не только к необоснованным затратам на внесение удобрений, потере урожайности, но и к накоплению в растениях токсичных элементов, потере качества продукции.

В табл. 5 сопоставлено содержание цинка, меди, кадмия и свинца в корнеплодах, выращенных в Томском районе. Из таблицы следует, что овощи, выращенные на индивидуальных участках, в большинстве случаев характеризуются значительно большим содержанием ТМ по сравнению с той же продукцией, производимой в специальных хозяйствах. Этот пример иллюстрирует необходимость внимательного отношения владельцев участков к внесению удобрений. Представляется целесообразным проводить агроэко-логический мониторинг и сертификацию почв и продукции индивидуальных участков с тем, чтобы удостовериться в том, что продукция отвечает нормам безопасности [6].

Можно сформулировать некоторые условия решения проблемы производства экологически чистых продуктов питания. Проблема получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции должна решаться не только на основании данных по содержанию ТМ в почве и в самой продукции и сопоставлением этих величин с величинами ПДК. С целью управления качеством пищевых продуктов необходимо регулировать содержание микроэлементов в почве, обеспечивающих нормальное развитие растений. Такое содержание может достигаться путем введения минеральных удобрений с добавками микроэлементов в случаях дефицита или же строго нор-

Овощи Место выращивания и соотношение 1:2 Содержание металла, мг/кг

Ъъ Си С(! РЬ

Картофель 1 4,2 2,1 0,022 0,081

2 1,1 1,18 0,016 0,03

1:2 3,82 1,78 1,38 2,70

Свекла 1 5,16 3,14 0,015 0,24

2 1,6 2,8 0,014 0,12

1:2 3,23 1,12 1,07 2,0

Морковь 1 2,39 1,98 0,006 0,096

2 1,6 1,56 0,014 0,12

1:2 1,50 1,27 0,43 0,80

С. А. Легостин. Физическое развитие студентов ТГПУ

мированным применением удобрений, исключающим загрязнение почвы ТМ, в случае нормального содержания или избытка ТМ в почве. Таким образом, необходимо для конкретных сель-скохозяственных угодий иметь сбалансированную систему питания растений основными макроэлементами (Р, N. Са, К, и микроэлементами (Си, Ъп, Мп, Со) с учетом типа почв и режима техногенной нагрузки на них, определяемой особенностями промышленного производства в конкретном регионе.

1 2

3

4

5

6

7

8

С 1992 по 1998 г. на кафедре МБД исследовалось физическое развитие студентов в зависимости от возраста, пола и будущей специализации. Определялись антропометрические, физиометри-ческие и динамические показатели физического развития общепринятыми методами [1, 2], доступными для проведения исследований в условиях лабораторных занятий по «Основам анатомии, физиологии и гигиены детей и подростков» (блок МБ 01).

Как показали результаты наших исследований, не выявлено сколько-нибудь значимых различий в зависимости от возраста девушек (16-21 г.), поэтому таблицы содержат сводные средние величины, характерные для данного факультета (табл. 1-4). Эти данные свидетельствуют о том, что физическое развитие студенток за 5 лет обучения не претерпевает сколько-нибудь значимых изменений вследствие однообразного образа жизни (двигательная активность, питание) и завершенности, в основном, полового развития [3]. При сравнении антропометрических показателей среди факультетов отмечена лишь достоверно бблее низкая масса тела и окружность талии у студен-

Одним из путей повышения качества растительной сельскохозяйственной продукции в регионах с повышенной техногенной нагрузкой на биосферу и сельхозугодий пойменной зоны должна быть экологизация технологий м а ш и н о стро и тел ь н о й отрасли, являющейся мощным источником выбросов ТМ. Рациональным вариантом экологизации предприятий металлообработки машиностроения может быть экстракционное извлечение металлов из отработанных технологических растворов и сточных вод гальванотехники [7, 8].

ток ФИЯ (на 7,5 % и 6,3 % соответственно), более высокие коэффициенты пропорциональности верхней (с 1,35 до 1,41 соответственно, или на 4,4 %) и нижней (с 1,42 до 1,48 соответственно, или на 4,2 %) частей тела, по сравнению со средними показателями по университету. Причем эта закономерность сохраняется на протяжении всех лет исследований, что объясняется более высокой мотивацией к внешнему виду, связанной со спецификой будущей работы, а также более высоким уровнем образованности (самый высокий средний балл аттестата при поступлении) и, следовательно, более сознательным отношением к своему здоровью (табл. 1).

При сравнении антропометрических показателей в динамике за 6 лет исследований в среднем по вузу обнаруживается лишь едва заметная тенденция улучшения внешнего вида студентов (табл. 1). Так, у девушек улучшились коэффициенты пропорциональности верхней (с 1,31 до 1,35 соответственно, или на 3,1 %) и нижней (с 1,39 до 1,42 соответственно, или на 2,2 %) части тела, у юношей увеличилась окружность грудной клетки (на 2,6 %). По-видимому, эти изменения обус-

Литература

Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М., 1989,

Говорина В.В., Виноградова С.Б. Минеральные удобрения и загрязнение почв тяжелыми металлами // Химия в сельском хозяйстве. 1991. №. С. 87-90. ИвлевА.М. Биогеохимия. М., 1986.

Черных H.A., Ладонин В.Ф. // Химия в сельском хозяйстве. 1995. № 5. С. 10-13.

Новые гигиенические требования к качеству и.безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. 1997. № 5-9

Пьяных ТМ., Гладышев В.П. // Качество йо имя лучшей жизни. Томск, 1997, С. 102-103.

Гладышев В.П., Ковалева C.B. и др. // Экология и жизнь: Междунар. сб. статей. Новгород, 1996. Вып. 1. С. 8-14.

Гладышев В.П., Ковалева C.B., Трофимов Г.П. и др. // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (Сибресурс-2-96),

Томск, 1996. С. 36-37.

УДК 37.013

С.А. Легостин

ФИЗИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ СТУДЕНТОВ ТГПУ

Томский государственный педагогический университет