Накопление тяжелых металлов растениями столовой свеклы на черноземе типичном

НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ РАСТЕНИЯМИ СТОЛОВОЙ СВЕКЛЫ

НА ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ

С.Д. Лицуков

Аннотация. Представлены агрохимические приемы, снижающие накопление тяжелых металлов в растениях столовой свеклы на черноземе типичном тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Сделан вывод о том, что внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижают поступление кадмия, меди, свинца и цинка в корнеплоды и ботву столовой свеклы.

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

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 [1, 2].

Почвы, загрязненные тяжелыми металлами, могут на долгие годы стать непригодными для производства растениеводческой продукции [3]. Миграция тяжелых металлов в агроэкосистемах определяется рядом факторов. Среди них наибольшее значение имеют почвенные условия и биологические особенности самих растений. Это требует глубоких исследований в системе почва -удобрение - растение.

Изучение 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 корнеплоды и ботву столовой свеклы.

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 корнеплоды и ботву столовой свеклы.

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^180^80^80 + 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. ^60Р 360К360 + 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 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), Сё804 (10.3г/м2), Си804(176.8г/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.

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

Одним из основных показателей качества сельскохозяйственной продукции является содержание токсичных элементов.

Поступление тяжелых металлов в корнеплоды столовой свеклы в зависимости от применяемых средств химизации представлены в таблице 1.

На контрольном варианте содержание кадмия в корнеплодах составляло в среднем за два года 0,015 мг/кг, внесение минеральных удобрений оказывало положительное влияние на накопление этого элемента, и содержание его составило 0,024 мг/кг, что на 0,009 мг/кг больше, чем на контрольном участке. На почвах, загрязненных тяжелыми металлами (в варианте ^80Р180К180 + ТМ), содержание кадмия составило 0,036 мг/кг, что выше по сравнению с вариантом ^80Р180К180 на 0,012 мг/кг, или в 1,2 раза выше ПДК. Внесение извести и совместное внесение извести и навоза снижали поступление элемента загрязнителя на 0,011 и 0,005 мг/кг, или на 31,0% и 14% соответственно. Внесение навоза также снижало поступление кадмия в корнеплоды столовой свеклы, но незначительно, всего лишь на 0,003 мг/кг. Внесение двойной дозы минеральных удобрений на снижение поступления кадмия в растениеводческую продукцию не оказывало положительного влияния, и содержание его в корнеплодах составило на уровне варианта ^80Р180К180 + ТМ.

Поступление меди в корнеплоды столовой свеклы даже на делянках, загрязненных тяжелыми металлами, незначительное и составило в варианте ^80Р180К180 + ТМ - 0,358 мг/кг, что ниже ПДК в 14 раз.

Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в корнеплодах столовой свеклы в среднем за два года, мг/кг

Варианты Сё Си рь Zn

Контроль 0,015 0,221 0,263 6,91

^80Р180К180 0,024 0,262 0,311 6,93

N180Р180К180 + ТМ 0,036 0,358 0,565 8,53

^80Р180К180 + ТМ + известь 0,025 0,258 0,324 7,54

N180Р180К180 + ТМ + навоз 0,033 0,304 0,495 8,50

^80Р180К180 + ТМ + навоз + известь 0,031 0,336 0,358 8,41

^60Р З60К360+ ТМ 0,036 0,339 0,688 9,58

ПДК 0,03 5,0 0,5 10,0

Внесение извести снижает поступление меди в корнеплоды на 0,100 мг/кг, внесение навоза на 0,054 мг/кг, совместное внесение извести и навоза на 0,022 мг/кг. Внесение двойной дозы минеральных удобрений также оказывало положительное влияние на снижение поступления меди в корнеплоды.

Содержание свинца на контрольном варианте составило 0,263 мг/кг, внесение минеральных удобрений повышало накопление этого элемента до 0,311 мг/кг. На участках, загрязненных токсичными элементами, содержание свинца в корнеплодах увеличилось и составило в варианте ^80Р180К180 + ТМ - 0,565 мг/кг, что на 0,065 мг/кг выше ПДК. Внесение извести и совместное внесение извести и навоза снижало содержание свинца в корнеплодах на 0,241 мг/кг и 0,207 мг/кг соответственно по сравнению с вариантом ^80Р180К180 + ТМ. Содержание свинца в варианте ^80Р180К180 + навоз составило 0,495 мг/кг, что ниже ПДК на 0,005 мг/кг и на 0,07 мг/кг по сравнению с вариантом ^80Р180К180 + ТМ. Двойная доза минеральных удобрений способствовала накоплению свинца в корнеплодах столовой свеклы до 0,688 мг/кг, что выше ПДК на 0,188 мг/кг.

Содержание цинка на контроле составило 6,91 мг/кг, внесение минеральных удобрений незначительно увеличило поступление этого элемента. На участках, загрязненных тяжелыми металлами, содержание цинка составило 8,53 мг/кг (в варианте ^80Р180К180 + ТМ), что ниже ПДК на 1,47 мг/кг. Внесение извести, совместное внесение извести и навоза также снижали поступление цинка в корнеплоды. Внесение навоза также положительно влияло на снижение содержания этого элемента в корнеплодах, но незначительно. В варианте ^60Р360К360 + ТМ содержание цинка в корнеплодах составило 9,58 мг/кг, что выше на 1,05 мг/кг, чем в варианте

Н80Р 180^80 + ТМ.

Содержание тяжелых металлов в ботве столовой свеклы представлены в таблице 2.

В среднем за два года содержание кадмия в ботве на контроле составил 0,024 мг/кг, в варианте М180Р180К180 — 0,025 мг/кг. В варианте Nl8oPl8oKl8o + Т^М содержание кадмия в ботве составило 0,064 мг/кг, что на 0,028 мг/кг больше, чем в корнеплодах. Внесение извести и совместное внесение извести и навоза снижают поступление этого элемента на 0,012 и 0,008 мг/кг соответственно. Внесение навоза также оказывало положительное влияние на снижение кадмия, но незначительно. Внесение двойной дозы минеральных удобрений положительного влияния на снижение накопления кадмия не оказало.

Таблица 2 - Содержание тяжелых металлов в ботве

Содержание меди в ботве на контрольном варианте составило 0,136 мг/кг, внесение минеральных удобрений не способствовало накоплению этого элемента, и содержание его составило 0,135 мг/кг. В варианте ^80Р180К180 + ТМ содержание меди в ботве составило 0,174 мг/кг, что на 0,184 мг/кг меньше, чем в корнепло-

дах. Внесение извести, совместное внесение извести и навоза, внесение навоза и двойной дозы минеральных удобрений снижают поступление этого элемента на 0,012; 0,019; 0,008 и 0,017 мг/кг соответственно.

Содержание свинца в ботве столовой свеклы на контроле составило 0,886 мг/кг, в варианте ^80Р180К180

- 0,874 мг/кг, что выше, чем в корнеплодах на 0,623 и 0,563 мг/кг соответственно.

В варианте ^80Р180К180 + ТМ содержание свинца составило 1,02 мг/кг, что в 1,8 раза выше, чем в корнеплодах. Внесение извести, навоза, совместное внесение извести и навоза и двойной дозы минеральных удобрений снижает поступление элемента загрязнителя в ботву столовой свеклы, но незначительно.

Содержание цинка в ботве на контрольном варианте составило 5,91 мг/кг, внесение минеральных удобрений незначительно повышало содержание этого элемента.

В варианте ^80Р180К180 + ТМ содержание цинка увеличилось и составило 13,30 мг/кг. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижало поступление этого элемента на 4,37; 4,47 и 4,30 мг/кг соответственно.

Внесение двойной дозы минеральных удобрений положительного влияния на снижение поступления цинка не оказало.

Исследования, проведенные нами, показывают, что интенсивнее накопление кадмия и свинца происходит в ботве столовой свеклы, по сравнению с корнеплодами. Накопление меди интенсивнее происходит в корнеплодах столовой свеклы, а накопление цинка на контрольных вариантах в корнеплодах и ботве практически равнозначно, а в вариантах ^80Р180К180 + ТМ и ^60Р360К360 + ТМ происходит перераспределение накопления этого элемента и содержание его в ботве выше на 4,77 мг/кг и 3,77 мг/кг соответственно, чем в корнеплодах. На загрязненных участках с внесением извести, навоза и совместном внесении извести и навоза содержание цинка в корнеплодах и ботве практически одинаково.

Максимальное накопление тяжелых металлов основной и побочной продукцией в варианте ^80Р180К180 + ТМ.

Следовательно, внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижают поступление кадмия, меди, свинца и цинка в корнеплоды и ботву столовой свеклы. Двойная доза минеральных удобрений снижает поступление меди и свинца, но незначительно, а на снижение накопления кадмия и цинка положительного влияния не оказывает.

Список использованных источников

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

2 Фитоиндикация содержания подвижных форм соединений тяжелых металлов в осадках промышленно-бытовых сточных вод /Н.Н. Куликова, Л.Ф. Парадина, А.Н. Сутурин и др.// Агрохимия. - 2004. -№11. - С.71-79.

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

Информация об авторе

Лицуков Сергей Дмитриевич, кандидат сельскохозяйственных наук, декан агрономического факультета ФГОУ ВПО «Белгородская ГСХА», тел. 8-915-525-42-66.

столовой свеклы в среднем за два года, мг/кг

Варианты Сё Си рь Zn

Контроль 0,024 0,136 0,886 5,91

^80Р180К180 0,025 0,135 0,874 6,01

N180^80^80 + ТМ 0,064 0,174 1,02 13,30

^^180Р180К180 + ТМ + известь 0,052 0,162 0,973 8,93

^^180Р180К180 + ТМ + навоз 0,060 0,166 1,010 8,83

^^180Р180К180 + ТМ + навоз + известь 0,056 0,155 0,956 9,00

^6сР З60К360+ ТМ 0,065 0,157 0,991 13,35