Тяжелые металлы в системе почва - растение

Таблица 11

Влияние загрязнения  почвы тяжелыми металлами на мобилизацию  подвижного фосфора

Вариант	Т - 1 1 ОПТ	К
Сс1	0,5077	0,3618
Си	0,3684	0,2711
Ni	0,5544	0,3118
Zn	0,7702	0,3692

 

По специфичным состояниям (табл. 12) в течение вегетации отмечено накопление подвижного фосфора на всех вариантах опыта от посева к периоду уборки.

Такая динамика связана  с биологией выращиваемой культуры (овсом), который в силу своих биологических  особенностей с помощью более развитой корневой системы способен мобилизовать почвенные фосфаты и переводить их в более доступную форму.

Заметное влияние на содержание подвижного фосфора в  почве тяжелые металлы оказали  только в период кущения. Высокий  уровень загрязнения почвы кадмием, медью и цинком (соответствующий > 1,0 ПДК) снижал содержание подвижного фосфора.

При загрязнении почвы  кадмием, снижение фосфора, по-видимому, связано с усилением химического  поглощения и переводом фосфора  в менее подвижные формы с  образованием Сс1з(Р04)2 (Кабата-Пендиас, Пендиас;

 

Таблица 12

Специфичные состояния  содержания подвижного фосфора в  зависимости от уровней загрязнения  почвы тяжелыми металлами, мг/100 гр.

Элемент	Дозы внесения, мг/кг	Сроки отбора образцов
		До посева	Кущение	Уборка
Контроль		< 11,0	21,0-25,0	>25,0
Cd	1,5	< 11,0	21,0-25,0	>25,0
	3,0	<11,0	16,5-21,0	21,0-25.0
	6,0	11,0-21,0	16,5-21,0	>25,0
\ Си	50	< 11,0	16,5-21,0	>25,0
	100	11,0-16,5	11,0-16,5	>25,0
	200	11.0-16,5	11,0-16,5	>25,0
[ Ni	50	< 11,0	16,5-21,0	>25,0
	100	< 11,0	21,0-25,0	>25,0
	200	11,0-16,5	21,0-25,0	>25,0
Zn	150	< 11,0	21,0-25,0	>25,0
	300	< 11,0	16,5-21,0	>25,0
	600	11,0-16,5	16,5-21,0	21,0-25,0

 

Медь оказала влияние  на содержание подвижного фосфора в результате лучшего поглощения его растениями, так как медь является жизненно необходимым микроэлементом и при невысоких концентрациях ее в почве, стимулирует рост растений и повышает их продуктивность.

На варианте с невысоким уровнем загрязнения почвы никелем снижение содержания подвижного фосфора, скорее, всего, связано с интенсивным поглощением его растениями, так как на этом варианте, как отмечалось выше, содержание нитратного азота было высоким. Более высокий уровень загрязнения этим элементом (> 100 мг/кг) не оказывал влияния на содержание фосфора в почве.

 

Цинк, при невысокой  дозе внесения (1^0 мг/кг) не оказал влияния  на содержание подвижного фосфора в  период кущения, но при более высоких  дозах (> 300 мг/кг) наблюдалось негативное влияние, что привело к снижению его содержания в почве. Это связано с тем, что в почве до искусственного загрязнения содержание цинка было уже выше ПДК (420 мг/кг).

Многими авторами (Чумаков, 1983; Минеев и др.,1984; Гармаш,1987;

Черных, 1991) установлены антагонистические отношения между цинком и юсфором. Koukoulactis Prodzomas считает, что в почвах может происходить двусторонняя фиксация соединений цинка и фосфора,  возможно соосаждение (цитировано по И.В. Аштаб, 1994).

Таблица 13

Влияние сроков действия и последействия тяжелых металлов на содержание подвижного фосфора в почве

Тяжелые металлы оказали  различное влияние по действию и  последействию их на мобилизацию  подвижного фосфора в почве. Высокая  информативность (0,7372) и коэффициент  эффективности канала связи (0,1992) содержания подвижного фосфора от загрязнения почвы тяжелыми металлами установлены в первый год после загрязнения почвы тяжелыми металлами (табл. 13), в связи с тем, что тяжелые металлы вносились в виде растворов и находились в подвижной форме.

Цинк, при невысокой  дозе внесения (1^0 мг/кг) не оказал влияния  на содержание подвижного фосфора в  период кущения, но при более высоких  дозах (> 300 мг/кг) наблюдалось негативное влияние, что привело к снижению его содержания в почве. Это связано с тем, что в почве до искусственного загрязнения содержание цинка было уже выше ПДК (420 мг/кг). Многими авторами (Чумаков, 1983; Минеев и др.,1984; Гармаш,1987; Черных, 1991) установлены антагонистические отношения между цинком и юсфором. Koukoulactis Prodzomas считает, что в почвах может происходить двусторонняя фиксация соединений цинка и фосфора, возможно соосаждение (цитировано по И.В. Аштаб, 1994). Таблица 13 Влияние сроков действия и последействия тяжелых металлов на содержание подвижного фосфора в почве
Годы исследований	т 11 бит	К
1996 (действие)	0,7372	0,1992
1997(1-е последействие)	0,1927	0,0521
1998 (2-е последействие)	0,2619	0,0708
Тяжелые металлы оказали  различное влияние по действию и  последействию их на мобилизацию  подвижного фосфора в почве. Высокая информативность (0,7372) и коэффициент эффективности канала связи (0,1992) содержания подвижного фосфора от загрязнения почвы тяжелыми металлами установлены в первый год после загрязнения почвы тяжелыми металлами (табл. 13), в связи с тем, что тяжелые металлы вносились в виде растворов и находились в подвижной форме.

 

 

Таблица 14

Зависимость содержания подвижного фосфора в почве от загрязнения тяжелым металлами, мг/100 гр.

В последующие годы под  влиянием почвенных факторов подвижность их снижалась, а, следовательно, и уменьшалась зависимость содержания подвижного фосфора от тяжелых металлов.

По специфичным состояниям действия и последействия различных  доз тяжелых металлов на содержание подвижного фосфора (табл. 14) следует отметить, что никель и цинк в высоких концентрациях (при дозе внесения 200 и 600 мг/кг соответственно) снижали содержание подвижного фосфора в течение всех лет исследований.

Таблица 14 Зависимость  содержания подвижного фосфора в  почве от загрязнения тяжелым металлами, мг/100 гр.
Элемент	Дозы внесения, мг/кг	Годы исследований
		1996 (действие)	1997 (1-е последействие)	1998 (2-е последействие)
Контроль		>25,0	>25,0	21,0-25,0
Cd	1,5	16,5-25,0	>25,0	>25,0
	3,0	>25,0	>25,0	>25,0
	6,0	11,0-16,5	21,0-25,0	>25,0
Си	50	>25,0	>25,0	>25,0
	100	21,0-25,0	16,5-21,0	21,0-25,0
	200	>25,0	11,0-16,5	21,0-25,0
Ni	50	>25,0	<П,0	21.0-25,0
	100	21,0-25,0	16,5-21,0	21,0-25,0
	200	16,5-21,0	11,0-16,5	16,5-21,0
Zn	150	11,0-16,5	<П,0	16,5-21,0
	300	11,0-16,5	21,0-25,0	21,0-25,0
	600	11,0-16,5	16,5-21,0	11,0-16,5
В последующие годы под  влиянием почвенных факторов подвижность  их снижалась, а, следовательно, и уменьшалась  зависимость содержания подвижного фосфора от тяжелых металлов. По специфичным состояниям действия и последействия различных доз тяжелых металлов на содержание подвижного фосфора (табл. 14) следует отметить, что никель и цинк в высоких концентрациях (при дозе внесения 200 и 600 мг/кг соответственно) снижали содержание подвижного фосфора в течение всех лет исследований.

 

 

В 1998 году на загрязненных участках выращивали овес. Эта культура и благоприятные погодные условия  оказали положительное влияние  на мобилизацию подвижного фосфора  в почве. Его содержание на всех вариантах опыта было высоким.

Таким образом, более  негативное влияние на процессы мобилизации  в почве подвижного фосфора оказали  кадмий и никель.

Медь и цинк как  необходимые микроэлементы в  питании растений оказали негативное влияние на процессы мобилизации подвижного фосфора в почве только при содержании их в почве в высоких концентрациях (223 и > 000 мт/кг соответственно).

3.4. Влияние  уровней загрязнения почвы тяжелыми  металлами на мобилизацию подвижного  калия.

Безусловная необходимость калия для растений и микроорганизмов почвы наряду с азотом и фосфором оказывает влияние на содержание и динамику, а также на мобилизацию этого элемента.

Содержание  калия  в  почвах  во  многом  зависит  от  их минералогического и гранулометрического  состава. На мобилизацию подвижного калия в почве значительное влияние оказывают также различные факторы:  влажность  почвы,  содержание  гумуса,  реакция  среды, биологическая активность почвы и др. (Чириков, 1956; Горбунов, 1974;

Ониани,1981; и др.).

Мобилизация подвижного калия в почве, по мнению А.В. Петербургского (1971) следствие ряда процессов: 1)гидролиз калийных минералов; 2)разрушение минералов корневыми выделениями растений;

^действие на эти  минералы азотной кислоты; 4)вытеснение  обменного калия ями, попадающими в почву с удобрениями.

 

В наших исследованиях  мы пытались установить влияние на мобилизацию подвижного калия уровней  загрязнения почвы тяжелыми металлами.

С помощью информационно - логического анализа (табл.15) нами установлено, что загрязнение почвы тяжелыми металлами оказывало меньшее влияние на содержание подвижного калия, чем на содержание азота и фосфора (табл. 6 и 11). Содержание подвижного калия в более тесной зависимости находилось от загрязнения почвы цинком (Т=0,7702 и К=0,2148), чем от загрязнения почвы медью, никелем и кадмием, где общая информативность и коэффициент эффективности канала связи был значительно ниже (К от 0,1416 до 0,1781).

Таблица 15

Влияние загрязнения  почв тяжелыми металлами на содержание подвижного калия в почве

Вариант	т 11 бит	К
Cd	0,5077	0,1416
Си	0,6384	0,1781
Ni	0,5544	0,1547
Zn	0,7702	0,2148

 

Следовательно, цинк и  медь, как необходимые микроэлементы  оказывали влияние не только на рост и развитие растений, но и на мобилизацию  подвижного калия.

Динамика подвижного калия в почве выражена слабее, чем динамика азота и фосфора, в силу того, что черноземы выщелоченные Алтайского края обладают высоким потенциальным  запасом калия (Пикалов, Островлянчик, 1966; Бурлакова, Сухих, 1967; Маслова, 1971; и др.).

По специфичным состояниям (табл. 16, прил. 4, 7) установлено, что концентрация различных тяжелых металлов в  почве неоднозначно повлияла на содержание подвижного калия. При загрязнении  почвы кадмием содержа-

 

Таблица 16

Содержание и динамика подвижного калия в почве в зависимости от уровней загрязнения тяжелыми металлами, мг/100 гр.

вие подвижного калия  в почве повышалось по сравнению  с контролем в вачале вегетации  на всех уровнях загрязнения. По-видимому, накопление илия связано с меньшим  его потреблением растениями из-за недостатка доступного азота, где процессы нитрификации были угнетены токсичным действием кадмия, и вытесняя калий из почвенно-поглощающего комплекса.

Медь и цинк усиливали  процессы мобилизации подвижного калия, как (фосфора, и только при уровне загрязнения почвы цинком 150 мг/кг аблюдалось снижение подвижного калия во все сроки наблюдения. По-адимому, в этом случае наблюдался синергизм между ионами цинка и алия, при поступлении их в растения, на это указывали в своей работе В.В.

Таблица 16 Содержание и динамика подвижного калия в почве в зависимости от уровней загрязнения тяжелыми металлами, мг/100 гр.
Элемент	Дозы внесения, мг/кг	Сроки отбора образцов
		До посева	Кущение	Уборка
Контроль		3,0-5,8	3,0-5,8	5,8-8,7
Cd	1,5	5,8-8,7	8,7-12,0	8,7-12,0
	3,0	5,8-8,7	3,0-5,8	8,7-12,0
	6,0	8,7-12,0	3,0-5,8	5,8-8,7
Си	50	5,8-8,7	3,0-5,8	8,7-12,0
	100	5,8-8,7	5,8-8,7	8,7-12,0
	200	<3,0	5,8-8,7	8,7-12,0
Ni	50	3,0-5,8	5,8-8,7	<3,0
	100	<3,0	3,0-5,8	<3,0
	200	5,8-8,7	3,0-5,8	<3,0
Zn	150	<3,0	<3.0	<3,0
	300	8,7-12,0	3,0-5,8	3,0-5,8
	600	5,8-8,7	5,8-8,7	5,8-8,7
вие подвижного калия  в почве повышалось по сравнению  с контролем в вачале вегетации  на всех уровнях загрязнения. По-видимому, накопление илия связано с меньшим его потреблением растениями из-за недостатка доступного азота, где процессы нитрификации были угнетены токсичным действием кадмия, и вытесняя калий из почвенно-поглощающего комплекса. Медь и цинк усиливали процессы мобилизации подвижного калия, как в фосфора, и только при уровне загрязнения почвы цинком 150 мг/кг наблюдалось снижение подвижного калия во все сроки наблюдения. По-видимому, в этом случае наблюдался синергизм между ионами цинка и калия, при поступлении их в растения, на это указывали в своей работе В.В.