Тяжелые металлы в системе почва - растение

Высокий уровень загрязнения  почвы цинком оказал влияние на характер динамики и содержание аммонийного  азота в почве на всех уровнях  загрязнения был выше по сравнению  с контролем. Это связано с тем, что цинк как более растворимый элемент в почвах, чем другие тяжелые металлы, оказывал ингибирующее действие на нитрифицирующие бактерии и тормозил процессы нитрификации и этим способствовал большему накоплению азота обменного аммония в почве. Таким образом, невысокий уровень загрязнения почвы кадмием, медью и никелем не влияет на процессы мобилизации подвижных форм азота, и только более высокие концентрации этих элементов в почве снижают содержание нитратного азота в период кущения. Цинк, содержание которого в почве даже на контроле было выше ПДК (420 мг/кг), при дополнительном внесении этого элемента в почвы снижало содержание нитратного азота в оба срока определения. С помощью информационно - логического анализа через информативность и эффективность канала связи установлено влияние тяжелых металлов на мобилизацию подвижного азота по годам исследования, т.е. действия, последействия и второго года последействия загрязнения. В обработку включены данные по содержанию подвижного азота по всем уровням загрязнения почвы кадмием, медью, никелем и цинком. Таблица 9 Влияние сроков действия и последействия тяжелых металлов на содержание подвижного азота в почве
Годы исследований	т •I 1 бит	К
1996 (действие)	0,5323	0,1439
1997 (1-е последействие)	0,1605	0,0434
1998 (2-е последействие)	0,1655	0,0447
Установлено, что наибольшая информативность (0,5323) и коэффициент  эффективности канала связи (0,1439) зависимости  содержания подвижного азота от загрязнения  почвы тяжелыми металлами получены в

 

 

первый год загрязнения  почвы. Во второй и третий год после  загрязнения зависимость содержания азота от загрязнения почвы тяжелыми металлами снижается (табл. 9).

Использование информационного  метода анализа для обработки  полученных данных позволило установить весьма высокую зависимость между содержанием подвижного азота в почве от загрязнения почвы тяжелыми металлами (действия и последействия).

По специфичным состояниям содержания азота обменного аммония (табл. 10) установлено, что на контроле наибольшее содержание азота было на вариантах с высоким уровнем загрязнения почвы тяжелыми металлами.

Таблица 10 Содержание азота  обменного аммония в слое почвы 0-40 см, в

зависимости от действия и последействия тяжелых металлов, мг/кг.

Элемент	Дозы внесения, мг/кг	Годы исследований
		1996 (действие)	1997 (1-е последействие)	1998 (2-е последействие)
Контроль		<2,2	>7,5	2.2-4,1
Cd	1,5	<2,2	2,2-4,1	>7,5
	3,0	<2,2	5,8-7,5	4,1-5,8
	6,0	4,1-5,8	4,1-5,8	>7,5
Си	50	4,1-5.8	>7,5	>7,5
	100	<2,2	4,1-5,8	<2,2
	200	4,1-5,8	4.1-5,8	5,8-7,5
Ni	50	<2,2	5,8-7,5	>7,5
	100	<2,2	2,2-4,1	<2,2
	200	2,2-4,1	>7,5	<2,2
Zn	150	2,2-4,1	<2,2	5,8-7,5
	300	4,1-5,8	<2,2	4,1-5,8
	600	2,2-4,1	5,8-7,5	2.2-4,1

 

 

По-видимому, тяжелые металлы в результате обменных реакций вытесняют аммонийный азот из почвенно-поглощающего комплекса.

В 1997 году содержание азота  обменного аммония, как и на контроле, было выше по сравнению с 1996 годом, что  в первую очередь зависело от погодных условий вегетационного периода. Но при загрязнении почвы тяжелыми металлами, содержание азота обменного аммония было ниже по сравнению с контролем, за исключением невысокой дозы загрязнения почвы медью (50 мг/кг) и при высокой дозе загрязнения почвы никелем (200 мг/кг), где содержание этого элемента было на уровне контроля. Минимальное содержание аммонийного азота, как и нитратного, было на вариантах с загрязнением цинком. По-видимому, высокая концентрация цинка в почве угнетала не только процессы нитрификации, но и аммонификации.

Во втором последействии  негативное влияние тяжелых металлов на содержание аммонийного азота  ослабевало, и по большинству вариантов  его содержание в почве было выше по сравнению с контролем, за исключением  действия никеля, где содержание аммонийного азота было ниже по сравнению с контролем. По-видимому, никель в отличие от других тяжелых металлов обладает длительным последействием, как на процессы нитрификации, так и аммонификации.

Для более точного  определения влияния тяжелых  металлов на процессы мобилизации подвижных питательных веществ (азота) требуются дополнительные исследования при оптимальных условиях внешней среды без растений, которые стушевывают подлинное влияние внесенных в почву элементов.

3.3. Влияние  уровней загрязнения почвы тяжелыми металлами на мобилизацию подвижного фосфора.

Подвижный   фосфор,   определяемый   по   методу   Чирикова, рассматривается   как  потенциальный  запас  доступного   фосфора.

 

Агрохимическая служба определяет подвижные фосфаты, в  некарбонатных почвах используя этот метод.

Мобилизация подвижных  форм фосфора как отмечают многие авторы (Еурлакова Л.М., Антонова О.И., Хурчакова А.И., Островлянчик М.Ф., и  др.) зависит от типа почвы, природно-климатических  условий, выращиваемой культуры, срока  вегетации и носит зональный характер.

В наших исследованиях  подвижный фосфор определяли в 1997г  в четыре срока, а в 1998 г в три  срока за вегетационный период.

Динамика подвижного фосфора на контроле по годам исследования была различной (рис. 1А, прил. 3, 6). В 1997 году, когда выращивали яровую пшеницу, максимум содержания подвижного фосфора наблюдался в период кущения, затем происходило снижение к периоду максимального потребления (цветения) и к периоду уборки наблюдалось его повышение. В 1998 году при выращивании овса содержание подвижного фосфора в почве на контроле в течение вегетации наблюдалось повышение, и максимум его содержания наблюдался к периоду уборки. Повышение содержания подвижного фосфора в почве в течение вегетации, по-видимому, связано с возделываемой культурой и недостаточной обеспеченностью растений доступным азотом.

Овес — зерновая культура, которая имеет более развитую корневую систему и способна корневыми  выделениями различных органических кислот способствовать мобилизации  подвижного фосфора (Вавилов, 1986). Тяжелые металлы на второй год после загрязнения почвы оказали последействие на содержание подвижного фосфора в течение вегетации. Кадмий при дозе внесения соответствующей 0,5 и 1,0 ПДК способствовал лучшей мобилизации подвижного фосфора по сравнению с контролем во все сроки вегетации. При высокой дозе загрязнения почвы этим элементом

 

СП   >

фосфора, мг/ЮОгр

содержание подвижного

фосфора. мг/ЮОгр

держание подвижнс фосора, мг/ЮОгр

	•sO	<D							1
Я 0 а ^ "0 0 и сг	^0 00 ^ ta 0	Ю -х ^1 ^ ! N3 fa 0 N			\	ч ,;>
	д	a			/^ //
	0				r \/
	0	^ "
	П)	0
	03	03
^0	Ja	Ja			ik
"m	t^-)	t^> ^			V		\
а	1	|
И ^	?•; ^ £	^ J— -„.. —i—— ........ -.-.....; ^ Ё
	О)	П)
	Д	Д
1	S	s
1	П)	о

 

фосора, мг/ЮОгр

			,^
				^	^	\
				/	}	^ \
				/		>
					^
		/ '		/

 

содержание подвижного фосфора, мг/ЮОгр

содержание подвижного фосфора, мг/ЮОгр

содержание подвижного фосфора, мг/ЮОгр

z  м

О

 

 

(соответствующей 2,0 ПДК)  динамика подвижного фосфора  выражена слабее в его содержание  мало изменялось по срокам  наблюдения. А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас (1989) отмечают, что кадмий усиливает химическое поглощение фосфора, переводя его в менее подвижную форму (Сс^РС^^).

При невысокой дозе загрязнения  почвы медью (соответствующей 0,5 ПДК) содержание подвижного фосфора в  почве было выше по сравнению с контролем только в период кущения, когда растения еще мало поглощали элементы питания. При более высоких уровнях загрязнения почвы медью содержание фосфора снижалось по сравнению с контролем в период кущения и цветения яровой пшеницы, и минимум его содержания отмечен при загрязнении почвы медью ЮОмг/кг. По-видимому, это связано с более высоким выносом фосфора, как и азота, яровой пшеницей. На этом варианте получена более высокая урожайность. Кроме того, как отмечает А. Кабата — Пендиас и X. Пендиас (1989) при невысоком уровне загрязнения почвы медью проявляется синергизм ионов между фосфором и медью. Следовательно, повышается поглощение растениями фосфора. Снижение содержания подвижного фосфора в почве при загрязнении медью дозой 200 мг/кг, по-видимому, можно объяснить ингибирующим действием высокой концентрации меди и снижением мобилизации подвижного фосфора в почве.

Роль никеля в мобилизации  подвижного фосфора в почве не совсем ясна. Некоторые авторы (Кабата-Пендиас, Пендиас, 19 89; Ильин, 198 5;

Протасова и др.,1992) отмечают, что никель оказывает токсическое  действие на растения путем железистой недостаточности, т.е. никель способствует переводу железа в неподвижную форму  и в результате антагонизма препятствует поступлению железа в растения.

В наших исследованиях  установлено, что при загрязнении  почвы никелем в пределах соответствующих 1,0 и 2,0 ПДК наблюдался максимум содержания подвижного фосфора к периоду  максимального поглощения элементов  питания яровой пшеницей (цветения). По-видимому, никель угнетал растения, и вследствие этого поглощение фосфора шло слабее.

 

Динамика фосфора при  загрязнении почвы никелем в  течение вегетации выражена слабее по сравнению с контролем.

Цинк, является необходимым  микроэлементом для растений и, кроме того, как указывают некоторые авторы (Спицына,1984; Аштаб,1994) стимулирует поглощение фосфора растениями.

В наших исследованиях  установлено, что содержание подвижного фосфора в период максимального  поглощения этого элемента (цветение) было минимальным. При высоком загрязнении почвы этим элементом динамики подвижного фосфора в течение вегетации не наблюдалось. По-видимому, высокое загрязнение почвы цинком, как и никелем, оказывало негативное влияние не только на растения, но и на мобилизацию подвижного фосфора в почве.

В 1998 году изучали второе последействие загрязнения почвы  тяжелыми металлами. В этом году на загрязненной почве выращивали овес, как завершающую культуру в севообороте.

Динамика подвижного фосфора под овсом на контроле в течение вегетации отличалась от таковой 1997 г увеличением подвижного фосфора от посева к уборке (рис. 1Б). Такой же характер динамики подвижного фосфора был и на вариантах с загрязнением тяжелыми металлами. По-видимому, это связано, как указывалось ранее, с биологической особенностью овса. На содержание подвижного фосфора во втором последействии оказали более сильное влияние медь и цинк, как жизненно необходимые элементы питания для растений. Внесение меди в почву дозой соответствующей 1,0 ПДК снижало содержание подвижного фосфора в почве по сравнению с контролем, что объясняется большим выносом его с урожаем. Высокое загрязнение почвы медью 200 мг/кг способствовало накоплению подвижного фосфора, только в период кущения, затем его содержание выравнивается к периоду уборки с другими вариантами.

С помощью информационно - логического анализа по общей  информативности и коэффициенту эффективности канала связи установлено (табл.

 

11), что более тесная  зависимость мобилизации подвижного  фосфора в течение вегетации  находилась от загрязнения почвы кадмием и цинком, чем медью и никелем.