«Оценка аккумулирующей способности тяжелых металлов древесными растениями полезащитных лесонасаждений»




Дата канвертавання26.04.2016
Памер247.64 Kb.


Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.Я. ГОРИНА»

УДК 634.018:581.52 (06)

Инв. номер


УТВЕРЖДАЮ

Ректор ФГБОУ ВПО

БелГСХА им. В.Я Горина

__________А.В. Турьянский




ОТЧЕТ

О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
по теме:

«Оценка аккумулирующей способности тяжелых металлов древесными растениями полезащитных лесонасаждений»

Начальник научной части _________А.Н. Ивченко


Руководитель темы _________ С.И. Панин

БЕЛГОРОД 2013

СОДЕРЖАНИЕ


Нормативные ссылки

3

Введение

4

1

Обоснование направления исследований

6

2

Методика проведения исследований

13

3

Почвенно-климатические и метеорологические условия проведения исследований

15


4

Результаты исследований

16




Заключение

20




Список литературы

21


Нормативные ссылки
В настоящем отчете о научно-исследовательской работе использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 30178-96 Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов и МУ ЦИНАО;


ГОСТ 26929-94 – Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов;

ГОСТ 17.4.4.02 -84 – Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.



Реферат
Отчет: 24с., 1ч., 4 табл., 2 рис.
Ключевые слова: тяжелые металлы, свинец, кадмий, лесополоса, зеленые насаждения, сельскохозяйственные культуры, продукция.
Объект исследований: древесные растения, наиболее широко представленные в полезащитных лесонасаждениях: ясень ланцетный (Fraxinus lanceolata Borkh.), вяз мелколистный (Ulmus parvifolua Jacq), клен американский (Acer negundo L.), акация белая (Robinia pseudoacacia L); полевые культуры: озимая пшеница, ячмень, горох, люцерна.
Цель работы: исследование биоаккумуляции свинца и кадмия древесными растениями придорожной полезащитной лесополосы и полевыми культурами примыкающих к ней агроценозов
Рекомендации: представлен сравнительный анализ содержания свинца и кадмия в листьях древесной растительности полезащитной лесополосы и полевыми культурами; клен американский и ясень ланцетный, обладающие более высокой аккумулирующей способностью к тяжелым металлам по сравнению с акацией белой, рекомендуется для обновления защитных лесополос.
Область применения: для специалистов АПК с целью производства экологически безопасной продукции, максимально экологичной в отношении тяжелых металлов: свинца и кадмия.
Экономическая эффективность: связана с производством экологически безопасной продукции и предполагает более высокую стоимость для пищевой продукции по сравнению с фуражной продукцией
Новизна: впервые проведены исследования аккумулирующей способности тяжелых металлов древесными растениями полезащитных лесонасаждений в условиях стационара лаборатории земледелия им. Н.Р. Асыки. территориально расположенного вдоль федеральной трассы М – 2 «Крым» Москва – Симферополь.
Введение
Экологические проблемы, связанные с производственно-хозяйственной деятельностью человека, имеют комплексный характер и охватывают широкий спектр уровней воздействия на естественные и искусственные экосистемы. В значительной степени они обусловлены включением в миграционные потоки всех основных трофических цепей техногенных токсикантов, в том числе и тяжелых металлов [4,12].

Среди множества видов деятельности человека мощным источником загрязнения окружающей среды является эксплуатация автомобильного транспорта. На его долю приходится не менее 55 % общей массы газообразных загрязнителей воздуха. В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит около 200 химических соединений, к наиболее токсичным относятся оксиды углерода, азота, углеводороды, в т.ч. полициклические ароматические углеводороды [10].

Поступление этих токсикантов при эксплуатации автомобиля связано с изнашиванием тормозных накладок и автомобильных шин, разрушением дорожного полотна и использованием противогололедных смесей. Кроме того, количественное увеличение транспортного потока на автомагистралях значительно увеличивает антропогенную нагрузку в виде бытового и техногенного мусора на придорожную полосу и полезащитные лесонасаждения [6,18].



Основной целью настоящей работы является исследование биоаккумуляции свинца и кадмия древесными растениями придорожной полезащитной лесополосы и полевыми культурами примыкающих к ней агроценозов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. количественное определение общего содержания Cd, Pb в почве и органах древесных растений лесопосадок;

  2. определение видовой специфики накопления тяжелых металлов древесными растениями;

  3. количественное определение Cd, Pb в сельскохозяйственных культурах и пахотных землях стационара.



Обоснование направления исследований

На современном этапе развития человеческого общества наиболее актуальной проблемой является проблема охраны окружающей среды.

Белгородская область является зоной интенсивного агропроизводства с широким спектром выращиваемых культур. Для данной территории весьма актуален вопрос загрязнения сельскохозяйственных угодий и, как следствие, сельскохозяйственной продукции основными экотоксикантами, к которым, прежде всего, относятся тяжелые металлы.

Тяжелые металлы, обладающие кумулятивным эффектом, представляют наибольшую опасность, поэтому знание баланса токсикантов между компонентами агроландшафта представляет значительный интерес. Они являются наиболее опасными загрязнителями, так как не разлагаются в окружающей среде и накапливаются в тканях живых организмов. К наиболее распространенным загрязнителями, в соответствии с нормативами, принятыми в Российской Федерации, относят одиннадцать тяжелых металлов: Cd, Си, As, Ni, Mn, Sb, Hg, Pb, Zn, V, Cr.

Загрязнение почв тяжелыми металлами приводит к образованию кислой или щелочной реакции почвенной среды, снижению обменной емкости катионов, потери питательных веществ, к изменению плотности, пористости, к развитию эрозии, дефляции, к сокращению видового состава растительности, её угнетению или к полной гибели. Различное накопление тяжелых металлов в растениях вызвано существованием биологических барьеров в системе: почва – корень – стебель (листья) – регенеративный орган. Поглощение тяжелых металлов растениями зависит от содержания их подвижных форм в почве [7].

К основным источникам загрязнения сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами относят: атмосферные выбросы предприятий, отходы животноводческих ферм, применения минеральных удобрений и ядохимикатов.

Свинец и кадмий относятся к элементам наиболее токсичным и опасным для живых, их мониторинг обязателен.

Существенную долю в загрязнении кадмием и свинцом почв, находящихся вдоль автомагистралей вносят выбросы автомобилей. После прекращения действия факторов, увеличивающих содержание этих тяжелых металлов, их концентрация в почве долгое время остается высокой вследствие длительного срока вывода. Наибольшее накопление тяжелых металлов наблюдается в вегетативных органах, наименьшее – в регенеративных, например, при содержании в почве 800мг/кг свинца в соломе ржи обнаружено 9 мг/кг, а в зерне – 0,9мг/кг. Установлено, что дерево за вегетационный период вдоль автомобильной дороги способно накапливать в себе количество свинца, равное его содержанию в 130 кг бензина. В частности, во многих странах, несмотря на отказ от производства бензина, в состав которого входит свинец, содержание этого металла в почвах вдоль дорог остается высоким. Интенсивность сорбции тяжелых металлов почвами главным образом зависит от рН среды.

Для кадмия типична безбарьерная зависимость между его содержанием в почвах и растениях. Поэтому подвижность кадмия в кислой среде гумидных ландшафтов создает опасность загрязнения растений. Особенно отчетлива такая линейная корреляция в надземных органах: листья шпината, зерна злаков и т.п. на загрязненных почвах поглощают кадмий активнее, чем корни, например, клубни картофеля, хотя концентрации кадмия в корнях растений фоновых ландшафтов обычно превышают его содержание в надземных частях растений на порядок и более [5] .

Токсичность кадмия во многом зависит от форм его нахождения и доступности для организмов. Растительноядные животные содержат обычно больше кадмия, чем хищники, что связывают с более доступной формой его нахождения в растительной пище. Так, в Швеции печень и почки глухаря, рябчика и тетерева содержат кадмия на 1-2 порядка больше, чем аналогичные органы филина, совы, беркута и других хищников. Токсичные эффекты гидробионтов начинают проявляться даже при слабом загрязнении водоемов, например, у рыб при 1 мкг/л. Для экологического состояния био- и зооценозов благоприятно, что кадмий не накапливается по трофической цепи.

Наряду с промышленностью в загрязнении почв кадмием существенна роль отводится сельскому хозяйству, так как он является одним из основных элементов-примесей фосфорных удобрений.

Свинец усваивается растениями главным образом через корни. Хотя вегетативная часть растений незначительно всасывает соединения свинца, они адсорбируются на её поверхности, проявляя негативный местный эффект, а при потребления зеленой массы травоядными животными попадают в их организм.

Миграция свинца тесно связана с щелочно-кислотными условиями. В нейтральной и щелочной среде его соединения малоподвижны, в кислой среде он хорошо мигрирует в катионной форме. Свинец легко образует комплексные соединения с серо-, фосфо-, кислород- и азотсодержащими лигандами. Среди подвижных неорганических лигандов преобладает [PbOH]+, а органических – лимоннокислые и в меньшей степени фульватные комплексы. Значительную опасность для водных организмов представляет метилирование свинца – превращение минеральных его форм в более подвижные и токсичные органические в процессе мобилизации из донных отложений [6].

С повышением содержания свинца в почве увеличивается его количество в растениях ячменя. Однако растения используют только часть свинца, находящегося в почве. В этом проявляется, как способность почвы переводить соединения свинца в недоступную для растения форму, так и способность самих растений регулировать поступление этого элемента. Свинец накапливается в больших количествах в вегетативных органах и на порядок меньше в репродуктивных. На кислых почвах свинец обладает большей токсичностью свинец. Его токсичность заметно снижается при их известковании, применении органических и минеральных удобрений [12].

Несмотря на то, что свинец в растения в основном поступает через корни, тем не менее, он способен поглощаться и через листья. Накопление атмосферного у растений вблизи автомобильных дорог может достигать 40% от его количества в растениях. Основное количество свинца сосредоточено в вегетативных органах, тогда как в репродуктивных накапливается 4-7% от его количества в растениях.

По мере роста растений элементы перераспределяются по их органам. При этом для меди и цинка устанавливается следующая закономерность в их содержанию: корни > зерно > солома. Для свинца, кадмия и стронция она имеет другой вид: корни > солома > зерно [14]. Известно, что наряду с видовой специфичностью растений в отношении накопления тяжелых металлов существуют и определенные общие закономерности. Например, наиболее высокое содержание тяжелых металлов обнаружено в листовых овощах и силосных культурах, а наименьшее – в бобовых, злаковых и технических культурах.

Наибольшее количество свинца в растениях содержится в конце июля-начале августа, то есть в период массового цветения трав природных экосистем с постепенным понижением к осени.

Тяжелые металлы нарушают нормальный ход биохимических процессов, влияют на синтез и функционирование многих активных соединений: ферментов, витаминов, пигментов. При высоких концентрациях свинца происходит снижение количества хлорофилла, вследствие ингибирования синтеза магний-порфина. Свинец также снижает поступление железа у ряда растений. Под действием свинца снижается содержание фосфора, кальция, магния в растениях. При этом свинец тормозит синтез фосфорорганических соединений клетки. Под действием свинца происходит изменение мембран, что приводит к нарушению транспортных систем клетки [11].

В определенных условиях под действием свинца выявлены нарушения функционирования устьичного аппарата, подавление фотосинтеза, уменьшение содержания пигментов, снижение активности фосфорилирования и процессов транспорта элементов у растений томата, шпината, сахарной свеклы, гороха и гречихи. У растений наиболее чувствительны к воздействию свинца является устойчивый комплекс и биоэлектропотенциал клеточных мембран, которые могут служить надежными индикаторами воздействия загрязнения на растения [4].

Разные тяжелые металлы оказывают неодинаковое действие на образование клеток чехлика корня. Свинец, цинк и кадмий изменяют как процессы пролиферации клеток в меристеме, так и процессы роста клеток растяжения. Изменение роста корней в присутствии свинца в большой степени определяется изменением числа клеток и прироста, чем изменением длины клеток, заканчивающих рост. Торможение роста корней в присутствии свинца обусловлено снижением запаса делящихся клеток в меристеме, в присутствии кадмия – торможением перехода клеток к растяжению и снижению скорости растяжения [5].

При резком увеличении содержания свинца и кадмия в листьях люцерны и кукурузы подавляется на 10-30% фотосинтетическая активность мезофильных клеток, что вызывает снижение продуктивности растений. В этих условиях в мезофильных листьях картофеля подавляется только гетеротрофная компонента энергообеспечения. Падение продуктивности картофеля происходит, по-видимому, вследствие нарушения транспортной функции листьев и стеблей, митохондрии которых частично или полностью парализуются, что ведет к угнетению роста и развития растений [14].

Показатель эффективности перехода отдельных тяжелых металлов в ткани растений значительно колеблется в зависимости от их вида .

В условиях промышленного загрязнения воздуха древесным листопадным видам присуще сокращение срока жизни листьев и ускорение цикла сезонного развития. Растения в большинстве случаев снижают продуктивность. У древесных растений это может выражаться в снижении прироста, уменьшении пыльцы, ухудшении ее свойств, а также в снижении плодоношения и качества семян. Тормозятся ростовые процессы, значительно изменяется развитие растений: сдвигается цветение, сокращается вегетационный период, происходит преждевременный листопад, изменение других фенофаз. Так, загрязнение воздуха этиленом, ацетоном, метаном обуславливало у многих древесных растений смещение фенофаз, особенно в осенний период, и вызывало более раннее одревеснение побегов. Негативное влияние тяжелых металлов на растительный покров можно рассматривать как в плане их фитотоксичности, так и в плане миграции этих элементов на более высокие трофические уровни экосистем. Различные породы зеленых насаждений в результате их физиологических и морфологических особенностей характеризуются неодинаковой способностью накапливать тяжелые металлы. Выявление пород зеленых насаждений, способных эффективно аккумулировать тяжелые металлы, сохраняющих биологическую устойчивость позволит оздоровить окружающую среду [20].

Вывод микроэлементов с агроэкосистем происходит вследствие сбора урожая, выщелачивания почвы, вымывание, газовой эмиссии. Удаление из почвы избытка тяжелых металлов - длительный процесс, который требует значительных материальных затрат. Альтернативой химическим методам очистки почвы от токсичных концентраций микроэлементов в последние годы предлагается культивирования на загрязненных почвах растений с повышенной потребностью в тех или иных микроэлементах.

Основным источником поступления тяжелых металлов в организм человека и животных является растительная пища. По разным данным [12, 14], с ней поступает от 40 до 80 % тяжелых металлов, и только 20-40 % - с воздухом и водой. Следовательно, от уровня накопления металлов в растениях, используемых в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения.

Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв. Поэтому избыточное накопление тяжелых металлов растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах. В своей жизнедеятельности растения контактируют только с доступными формами тяжелых металлов, количество которых, в свою очередь, тесно связано с буферностью почв. Однако, способность почв связывать и инактивировать тяжелые металлы имеет свои пределы, и когда они уже не справляются с поступающим потоком металлов, важное значение приобретает наличие у самих растений физиолого-биохимических механизмов, препятствующих их поступлению.

Аккумуляция свинца и кадмия в биогеохимических пищевых цепях приводит к тяжелым заболеваниям населения [4].

Поступление и накопление тяжелых металлов в растениях определяется рядом закономерностей:



  • различные виды растений обладают неодинаковой способностью поглощать и накапливать тяжелые металлы;

  • растения имеют физиолого–биохимические запретные механизмы, препятствующие поступлению тяжелых металлов;

  • отсутствует прямая связь между уровнем загрязнения и интенсивностью поступления тяжелых металлов в растения.

Тема данного исследования является сегодня весьма своевременной, востребованной и соответствующей направлению экологизации сельскохозяйственного производства.

Для оценки использования имеющихся в почве тяжелых металлов растениями в определенный временной период, желательно определение содержания их фракций, доступных для растений.


2. Методика исследований

Исследования проводились в 2013 году в условиях стационара лаборатории земледелия им. Н.Р. Асыки. территориально расположенного вдоль федеральной трассы М – 2 «Крым» Москва – Симферополь. Для исследования были отобраны 34 растительных и 36 почвенных образцов.

Объекты исследований - древесные растения, наиболее широко представленные в полезащитных лесонасаждениях: ясень ланцетный (Fraxinus lanceolata Borkh.), вяз мелколистный (Ulmus parvifolua Jacq), клен американский (Acer negundo L.), акация белая (Robinia pseudoacacia L). Из полевых культур в качестве объектов исследования использовали: озимую пшеницу, ячмень, горох и люцерну.

Сбор растительного материала проводился в июле и августе – в период максимального развития и физиологической активности фотосинтетического аппарата древесных растений. Листья собирали с нижней трети крон по периметру с 10 деревьев средневозрастного генеративного состояния. Растительные образцы надземных частей полевых культур отбирали в те же сроки на расстояниях от полезащитной лесополосы: 20 м (буферная зона); 100 и 200 м [6].

Отбор проб образцов почвы проводится в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02 - 84.

Пробы почвы отбирали выборочно, равномерно по маршрутному ходу через равные интервалы, с обхватом всей площади. Каждая точка, в которой проводился отбор проб почвы, представляла собой центр выбранного для исследования участка. Отбор производился лопатой, с глубины 0-30 см, по 300-400г.

Отобранные образцы помещали вместе с этикеткой в полиэтиленовые мешки, и доставить в лабораторию.

Отбор проб почвы и растительного материала проводили в одних и тех же точках в соответствии с требованиями отбора точечных проб и составления средней пробы.

Основа в отборе проб растений - метод средней пробы. Чтобы средняя проба отражала статус всей совокупности растений, учитывали макро- и микрорельеф, гидротермические условия, равномерность и густоту стояния растений, их биологические особенности.



Для оценки содержания в почвах тяжёлых металлов отбор образцов проводится согласно требованиям соответствующих ГОСТов и на тех же расстояниях от лесополосы. Содержание свинца и кадмия определяли атомно-абсорбционным методом ГОСТ 30178-96 и МУ ЦИНАО. Метод ААС основан на атомизации переведенного в раствор определяемого элемента в графитовой кювете в атмосфере инертного газа и поглощении резонансной линии спектра испускания лампы полого катода соответствующего металла. Абсорбцию свинца измеряли при длине волны 283,3 нм, кадмия при длине волны 228,8 нм. Из объединенной лабораторной пробы отбирали две параллельные навески. Испытания проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре, укомплектованном горелкой для воздушно-ацетиленового пламени. Нами был использован метод сухого озоления образца в муфельной печи. Минерализацию пробы проводили по ГОСТ 26929. В тигле взвешивали с навеску испытуемой пробы, массой 2 г. Тигель помещали в холодную муфельную печь и повышали температуру до 250-300°С. После прекращения выделения дыма температуру печи поднимали и вели прокаливание. Раствор золы, не фильтруя, с помощью палочки переносили через воронку в пробирку, установленную в штативе. Тигель, палочку и воронку тщательно обмывали дистиллированной водой, доводили раствор дистиллированной водой до метки, перемешивали и дали осадку отстояться. Пробу для анализа брали, не взмучивая, осадка. На основании проведенных исследований, получили результаты, отраженные в протоколах.

Химические исследования проводились в Аккредитованной испытательной лаборатории почв, кормов, пищевой и сельскохозяйственной продукции ФГОУ ВПО «БелГСХА им. В.Я. Горина».



3. Почвенно-климатические и метеорологические условия проведения исследований

Территория стационара лаборатории земледелия им. Н.Р. Асыки характеризуется некоторыми особенностями климата. Он умеренно–континентальный, с теплым, порой засушливым, летом и сравнительно холодной зимой.

Среднее количество осадков составляет 480-550 мм в год. Наибольшее количество осадков выпадает в летний период, совпадающий с максимальным ростом всех сельскохозяйственных культур, что благоприятно сказывается на их росте и развитии. Осадки в летнее время выпадают преимущественно в виде ливней. Средняя относительная влажность воздуха - 76 %. Средняя годовая температура 6,3 градусов.

Почва опытного участка представлена чернозёмом типичным, содержащим 5,2-5,6% гумуса, рН составляет 6,2-6,5, сумма поглощённых оснований 38-42 мг.-экв., гидролитическая кислотность 2,2 мг.-экв., степень насыщенности основаниями 96-98%.



5. Результаты исследований
Пространственный анализ распределения тяжелых металлов в почве в зависимости от расстояния до полезащитной лесополосы показал значительную вариабельность концентрации свинца и относительную стабильность содержания кадмия (табл. 1). Наибольшее количество свинца было обнаружено в почвенных образцах лесополосы.

Таблица 1 – Содержание тяжелых металлов в почве в зависимости

удалённости от полезащитной лесополосы

Объект исследования

Содержание, мг/кг

Свинец

Кадмий

Полезащитная лесополоса

4,20±0,14

0,08±0,02

20 м (буферная зона)

1,15±0,12

0,08±0,03

100 м

2,10±0,05

0,09±0,04

200 м

2,28±0,13

0,07±0,03

Минимальная концентрация свинца была установлена в почве буферной зоны на 3,05 мг/кг или в 3,6 (р<0,001) раза меньше по отношению к полезащитной лесополосе (рис. 1). С увеличением расстояния количество свинца в почве возрастало: на 100 метровой отметке на 0,95 или на 45,2%; на 200 метрах – на 1,13 мг/кг или почти в 2 раза (р<0,01) по сравнению с почвенными образцами буферной полосы. Размах колебаний кадмия в почвенных образцах составил незначительную величину – 0,02 мг/кг.



Рис. 1. Содержание свинца в почвах полезащитной лесополосы и

агроценозах, мг/кг

По результатам сравнительной оценки интенсивности аккумуляции тяжелых металлов древесной растительностью полезащитной лесополосы была установлена следующая последовательность снижения этой способности: клен американский > ясень ланцетный > вяз мелколистный > акация белая (табл. 2). Содержание свинца в листьях клена американского на 2,31 или в 2,5 раза; в ясене ланцетном – на 2,17 или в 2,4 раза и в вязе мелколистном на 1,36 мг/кг или на 46,7% (р<0,01) было выше по сравнению с акацией белой. Содержание кадмия в листьях клена американского и ясеня ланцетного также на незначительную величину было выше по отношению к вязу мелколиственному и акации белой.

Анализ коэффициентов накопления тяжелых металлов подтвердил выявленную закономерность – самые высокие значения этого показателя наблюдались для клена американского и ясеня мелколистного и самые низкие у акации белой. Коэффициенты накопления кадмия листьями древесных растений были существенно выше по сравнению со свинцом.
Таблица 2 – Содержание и коэффициенты накопления тяжелых металлов в листьях древесных растений полезащитной лесополосы

Вид растений

Свинец

Кадмий

Содержание, мг/кг

Кн

Содержание, мг/кг

Кн

Клен американский

3,86±0,13

0,92

0,28±0,05

3,50

Ясень ланцетный

3,72±0,12

0,89

0,27±0,05

3,37

Вяз мелколистный

2,91±0,14

0,69

0,21±0,06

2,62

Акация белая

1,55±0,12

0,37

0,21±0,04

2,62

Общая тенденция аккумуляции свинца и кадмия злаковыми полевыми культурами заключалась в повышении концентрации этих токсикантов по мере увеличения расстояния от полезащитной лесополосы (табл. 3). Для озимой пшеницы этот прирост свинца на 100-метрах составил 1,10 или 47,8% и для 200 метров – 1,38 мг/кг или в 2,1 раза (р<0,01) по сравнению с растениями буферной зоны (20 метров). Ячмень более интенсивно накапливал свинец и растения буферной зоны содержали на 1,18 мг/кг или на 49,4% (р<0,01) больше этого металла по сравнению с озимой пшеницей. С увеличением расстояния от полезащитной лесополосы так же наблюдалось увеличение концентрации свинца в ячмене, но статистически это различие подтвердилось для расстояния 200 метров и составило 0,82 мг/кг или 25,6% (р<0,01).


Таблица 3 – Содержание тяжелых металлов в зеленой массе полевых культур в зависимости от расстояния до полезащитной лесополосы, мг/кг

 

Культура


 

Расстояния от посадки, м

20

100

200

Свинец

Кадмий

Свинец

Кадмий

Свинец

Кадмий

Озимая пшеница

1,20±0,08

0,11±0,03

2,30±0,07

0,12±0,02

2,58±0,06

0,12±0,04

Ячмень

2,38±0,10

0,16±0,04

2,45±0,09

0,19±0,04

3,20±0,09

0,32±0,03

Горох

-

-

3,73±0,11

0,12±0,03

3,73±0,08

0,11±0,05

Люцерна

-

-

3,82±0,09

0,29±0,05

3,68±0,09

0,25±0,04


Рис. 2. Содержание свинца в полевых культурах в зависимости от

расстояния до полезащитной лесополосы, мг/кг

Размах колебаний кадмия в озимой пшенице был незначительным. В случае с ячменем наблюдалось увеличение его концентрации, которое статистическим анализом подтвердилось лишь на расстоянии 200 метров от лесополосы и составило 0,16 мг/кг или 50,0% (р<0,05).

Для бобовых культур содержание, как свинца, так и кадмия не зависимо от расстояния до лесополосы отличалось относительной стабильностью.

Таблица 4 – Коэффициенты накопления тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами



 

Культура


 

Расстояния от посадки, м

20

100

200

Свинец

Кадмий

Свинец

Кадмий

Свинец

Кадмий

Озимая пшеница

1,04

1,37

1,09

1,33

1,13

1,71

Ячмень

2,06

2,0

1,16

2,11

1,40

4,57

Горох

-

-

1,77

1,33

1,63

1,57

Люцерна

-

-

1,81

3,22

1,61

3,57

Коэффициенты накопления свинца бобовыми культурами превышали уровень этого показателя по сравнению со злаками и самые высокие значения были установлены для люцерны – 1,81 (табл. 4). В то же время, аккумуляция кадмия ячменем возрастала с увеличением расстояния от полезащитной лесополосы и на расстоянии 200м коэффициент накопления этого металла увеличился в 2,2 раза по сравнению ячменем буферной зоны.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что почва полезащитной лесополосы в наибольшей степени аккумулирует свинец. С увеличением расстояния от лесополосы сначала наблюдалось снижение концентрации свинца в почвенных образцах, достигшее минимальных значений на расстоянии 20 метров, и далее опять отмечен рост содержания металла. Уровень кадмия в почвах, как лесополосы, так и в примыкающих к ней агроценозах отличался стабильностью.

Заключение

Оценка содержания свинца и кадмия в листьях древесных растений лесополосы показала, что клен американский и ясень ланцетный обладают более высокой аккумулирующей способностью к этим металлам по сравнению с акацией белой.

Анализ аккумуляции металлов полевыми культурами выявил повышение концентрации свинца в озимой пшенице и ячмене с увеличением расстояния от полезащитной лесополосы. Для бобовых культур уровень токсикантов оставался стабильным.

В целом, сравнительный анализ содержания свинца и кадмия в листьях древесной растительности полезащитной лесополосы и полевыми культурами свидетельствует о сопоставимости аккумулирующей способности этих растений.



Список литературы

  1. Башкин В.Н., Касимов Н.С. Биогеохимия. Москва: Научный мир, 2004. 647 с.

  2. Битюцкий Н.П. Необходимые микроэлементы растений Н.П. Битюцкий. СПб.: Изд-во ДЕАН, 2005. 256 с.

  3. Водяницкий Ю.Н. Свойства тяжелых металлов и металлоидов в почвах // Агрохимия, 2009, № 8. С. 85-94.

  4. Грабовой, А.Н. Бодров, С.В. Власов, Е.М. Чубов. Основы экологии автотранспортного комплекса. М.: Центр инноваций в педагогике, 1999. -240 с.

  5. Касицкий Ю.И. Влияние длительного применения концентрированных и балластных удобрений на продуктивность севооборота, плодородие почвы и накопления в почве и растениях тяжелых и токсичных элементов/ Ю.Н. Касицкий, Ю.А. Потатуева, Ф.В. Янишевский Мат-лы 1-го Всерос. совещания Геосети опытов с удобрениями. М., 1994. С17-21.

  6. Колесников С.П. Оценка влияния динамических характеристик транспортного потока на выбросы загрязняющих веществ автомобилем: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тюмень, 2003.- 23 с.

  7. Кузнецова Е.А. Содержание тяжелых металлов в почвах типичного агроландшафта Орловской области и их накопление в зерне сельскохозяйственных культур // Агрохимия, 2009, № 8. С. 60-64.

  8. Курочкина Г.Н., Пинский Д.Л. Влияние катионов свинца на структурно-сорбционные свойства серой лесной почвы // Агрохимия. 2004. № 3. С. 55–57

  9. Логуа М.Т., Поляков А.Д. Промышленное загрязнение сельскохозяйственных угодий Кемеровской области тяжёлыми металлами // Проблемы агропромышленного комплекса. 2006. № 1. С. – 48-49

  10. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Экологические воздействия автомобильных двигателей на окружающую среду. М.: ВИНИТИ, 1993. -136с.

  11. Мажайский Ю.А., Кошелева Н.Е., Дорохина О.Е. Баланс тяжелых металлов в агроэекосистемах Мещерской низменности при использовании загрязненных поливных вод // Агрохимия, 2008,  № 12, С. 45-55

  12. Матвеев Н.М., Павловский В.А., Прохорова Н.В. Экологические основы аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Поволжье. Самара: Издательство «Самарский университет», 1997. 215 с.

  13. Микроэлементы в почвах и растениях /Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Пер. с анг. М.: Мир, 1989. 439 с.

  14. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. ЦИНАО. М., 1992.

  15. Минеев В.Г. Агрохимия В.Г. Минеев М.: Изд-во «КолосС», 2004. 718 с.

  16. Минеев В.Г. Экологические проблемы агрохимии/ В.Г. Минеев. М.: Издво МГУ, 1988.-285 с.

  17. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение М.М. Овчаренко Химия и сельское хозяйство. 1995. 4. 8-16.

  18. Панфилов А.А. Влияние сезонных условий на выбросы тяжелых металлов при эксплуатации автомобилей: Автореф. дис. канд. техн. наук. Тюмень, 2009. – 23 с.

  19. Покровская Ф. Загрязнение почв тяжелыми металлами и его влияние на сельскохозяйственное производство Ф. Покровская. М., 1986. 57 с.

  20. Тяжелые металлы в почвах и растениях Ю.В. Алексеев. Л.: Агропромиздат, 2000. 142 с.


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка