Убугунов В.Л. Нормирование свинца в аллювиальной дерновой почве при выращивании моркови // Докл. междунар. науч.-практ. конф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде». - Семипалатинск, 2002. - Т.2. – С. 436-440.

 

УДК: 631.81:631.811.9

В.Л. Убугунов

 

НОРМИРОВАНИЕ СВИНЦА В АЛЛЮВИАЛЬНОЙ ДЕРНОВОЙ ПОЧВЕ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ МОРКОВИ

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН

670047, Россия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

тел.: (3012) 33-50-65; факс: (3012) 33-01-34; e-mail: ubugunovv@mail.ru

 

Свинец – один из приоритетных загрязнителей окружающей среды. При его повышенных концентрациях в компонентах окружающей среды возникает опасность токсичного влияния на растения, животных и человека.

В почвообразующих породах и почвах юго-западного Забайкалья  выявлен высокий уровень содержания свинца, более чем в 2 раза превышающий кларк [5]. Кроме того, на территории Бурятии имеются территории с концентрациями, превышающими ПДК свинца в почвах [6]. Проведенными ранее геохимическими исследованиями [1] установлены аномалии свинца в снеговом и почвенном покровах г. Улан-Удэ. Повышенное, а в ряде случаев превышающее ПДК содержание свинца, низкая по отношению к тяжелым металлам буферность почв Бурятии предполагают нарушение их основных агроэкологических функций даже при относительно невысоком уровне загрязнения свинцом.  Особого внимания в данной ситуации заслуживают почвы г. Улан-Удэ, поскольку выращенная на них растительная продукция может не соответствовать существующим санитарно-гигиеническим требованиям.

В связи с вышесказанным в задачу настоящей работы входило определение предельного уровня загрязнения садово-огородных почв г. Улан-Удэ свинцом, при котором возможно получение экологически безопасного урожая моркови.

С этой целью были проведены модельные вегетационно-полевые микроделяночные опыты на аллювиальной дерновой почве Заиграевского района Республики Бурятия (в 50 км восточнее г. Улан-Удэ).

Для проведения эксперимента использовали морковь сорта Нантская. Свинец вносился в 0-20 слой почвы в виде легкорастворимой уксуснокислой соли из расчета 0, 125, 250, 500, 1000, 1500, 2000 и 2500 мг Pb/кг почвы. После внесения свинца почва инкубировалась в течение 30 дней. Для изучения специфики фиксации подвижного свинца были отобраны образцы почвы после инкубации и после окончания опыта (через 120 дней после внесения).  

Содержание свинца в почвенных и растительных образцах после разложения определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии.

Для общей характеристики почвы и оценки ее буферности по отношению к тяжелым металлам в почве определяли значение рН_водн., содержание гумуса, обменных оснований, физической глины, емкость катионного обмена. Буферность почвы по отношению к тяжелым металлам оценивали согласно градации, разработанной [4]. Для эколого-агрохимического нормирования  свинца в почвах использовались рекомендации [3]. Статистическую обработку проводили по [2] с использованием программы Microsoft Excel® 2000.

Почва опытного участка – окультуренная аллювиальная дерновая слабощелочная, с низким содержанием гумуса, обменных оснований, легкого супесчаного гранулометрического состава (табл. 1). Буферность почвы определена как низкая.

 

Таблица 1. Некоторые физико-химические свойства аллювиальной дерновой почвы

Горизонт	Слой, см	рНводн	Гумус, %	ЕКО, мг.экв / 100 г	Содержание частиц <0,01 мм, %	Pbвал., мг/кг	Pbподв., мг/кг	% подвижного от валового
Апах	0-20	7,7	0,75	17,3	12,4	21,8	2,2	10
В	40-50	7,4	0,47	12,2*	10,2	27,0	0,3	1
С	80-90	7,3	0,05	9,2*	3,1	13,5	1,4	10

Примечание: * - сумма поглощенных катионов.

 

Во время инкубации почвы часть подвижных форм свинца в результате влияния почвенных факторов (слабощелочная реакция среды, комплексация  органическим веществом, адсорбция тонкодисперсным материалом, обменные процессы и др.) перешла в недоступное для растений состояние (табл. 2). Однако снижение почвой подвижности внесенного свинца было неодинаковым и зависело от дозы: чем выше была доза, тем меньше свинца (в процентном отношении) фиксировалось почвой.

 

Таблица 2. Изменение подвижности свинца в аллювиальной дерновой почве после инкубационного периода и проведения опыта

Примечание: * - за валовое содержание было условно принято содержание свинца на контроле суммированное с внесенной дозой.

 

Отбор проб в конце вегетационного периода показал большее по сравнению с периодом инкубации снижение подвижности свинца, что свидетельствует о достаточно высоких защитных свойствах опытной почвы по отношению к этому элементу, обусловленных, прежде всего,  слабощелочной реакцией почвенного раствора, т.к. влияние других факторов (низкое содержание гумуса, физической глины, ЕКО) малозначительно. Особенно заметно подвижность свинца снизилась при дозах 125-1500 мг/кг.

Всходы моркови были равномерными, независимо от  уровня содержания свинца в почве, поскольку в это время растения получали питание только из семян. Угнетение роста растений особенно сильно проявилось в начале вегетации, с развитием корневой системы (табл. 3). К концу вегетационного периода разница в высоте растений была менее заметна в связи со снижением подвижности внесенного в почву свинца.

Урожайность моркови также сильно снижалась по мере возрастания концентрации свинца в почве (табл. 4). Фитотоксичность Pb (снижение урожайности культуры на 10 % и более с учетом НСР_0,05) по отношению к моркови установлена при концентрации его в опытной почве более 500 мг/кг и выше. При максимальной дозе свинца (2500 мг/кг) урожай снизился почти вдвое. Из фенотипических изменений визуально было отмечено снижение диаметра корнеплодов и увеличение их длины на 6-8-ом вариантах. Возможно, в этом случае одним из способов защиты моркови от неблагоприятного влияния свинца являлся вынос коневой массы в нижележащие, менее затронутые загрязнением слои почвы.

 

Таблица 3. Влияние возрастающих доз свинца на динамику высоты растений моркови, см

Варианты (доза Pb, мг/кг почвы)	Срок вегетации, дней
	30		60		90
	см	% от контроля	см	% от контроля	см	% от контроля
0	4,9	-	15,5	-	23,0	-
125	4,7	96	14,8	95	22,3	97
250	4,5	92	14,3	92	22,3	97
500	4,2	86	13,8	89	21,3	95
1000	3,7	76	12,5	80	21,3	92
1500	3,4	69	11,5	74	20,8	90
2000	3,1	63	10,8	69	20,3	88
2500	3,2	65	10,5	68	19,3	84
НСР0,05	0,3	6	0,9	7	1,3	6

 

Таблица 4. Влияние возрастающих доз свинца на урожайность и его содержание в моркови

Примечание: * - допустимое остаточное количество.

 

Содержание свинца в корнеплодах моркови под влиянием возрастающего загрязнения почв свинцом заметно увеличивалось и тесно коррелировало с внесенными в почву дозами (r = 0,99). Превышение ДОК отмечено при внесении в почву более 500 мг/кг свинца. 

Несмотря на непосредственный контакт и взаимодействие корнеплодов моркови с загрязненной почвой, больше свинца накапливалось в ботве опытных растений. Установлено, резкое возрастание процентного содержания свинца в корнеплодах по отношению к ботве при его дозах 125 и 250 мг/кг по сравнению с контролем. С увеличением доз свинца и началом проявления его фитотоксичности разница содержаний элемента в корнеплодах и ботве растений несколько увеличилась. Это свидетельствует о том, что при фитотоксичных концентрациях свинца в почве барьерная система – корни-листья-органы запасания ассимилянтов начинает работать эффективнее.   

          Согласно полученным данным и имеющимся рекомендациям [Зырин, 1985], были установлены ориентировочные концентрации свинца в аллювиальной дерновой почве, приводящие к снижению роста и биомассы растений, урожайности и ухудшению санитарно-гигиенических качеств моркови (табл. 5).

 

Таблица 5. Нормирование свинца в аллювиальной дерновой почве

при выращивании моркови

Массовые доли свинца в почве	Содержание свинца мг/кг почвы
	валовое	подвижных форм*
Губительные (летальные)	не установлено	не установлено
Сублетальные (фитотоксичные, достоверно снижающие урожай)	> 500	>130
Толерантные (существенно не влияющие на рост, развитие и биомассу растений)	<250	<60
Санитарно-гигиенические (позволяющие получить экологически безопасный урожай)	<500	<130

Примечание: *среднее содержание подвижного свинца до и после проведения опыта. 

         

Таким образом, полученные результаты позволили сделать следующие выводы:

1.       Содержание подвижных форм свинца после инкубации аллювиальной дерновой почвы в течение 30 дней составило 36-74 %, по истечение 120 дней – 7-57 % от внесенной дозы. Буферность почвы по отношению к свинцу определяется в основном высоким значением рН почвенного раствора.

2.       Фитотоксичность свинца достоверно проявилась после внесения его в почву более 500 мг/кг. Толерантное содержание валового свинца в почве, при котором не наблюдается существенного угнетения роста, развития моркови, снижения ее биомассы, составило приблизительно 250 мг/кг, подвижного – 60 мг/кг.

3.       Экологически безопасная продукция моркови получена при содержании валового свинца в почве < 500 мг/кг и подвижного - < 130 мг/кг почвы.

 

Литература

1.     Белоголовов В.Ф. Геохимический атлас Улан-Удэ. Улан-Удэ: Бурятское кн. изд-во, 1989. – 51 с.

2.     Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Колос, 1979. – 416 с.

3.     Зырин Н.Г., Каплунова Е.В. Сердюкова А.В. Нормирование содержания тяжелых металлов в системе почва-растение // Химия в сельском хозяйстве. – 1985, N 6, С. 45-48.

4.     Ильин В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия. 1995. N 10. С. 109-113.

5.     Кашин В.К., Иванов Г.М. Свинец в почвах Юго-Западного Забайкалья // Почвоведение. – 1998. – N 12. – С.1502-1508.

6.     Кузнецов А.В. Контроль техногенного загрязнения почв и растений // Агрохимический вестник. – 1997. – N5. – С.7-10.

7.     Найштейн С.Я. Меренюк Г.В., Чергинец Г.Я. Гигиена окружающей среды и применение удобрений. – Кишинев: Штинница, 1987. – С. 143.