Ефективність фіторемедіації забрудненого важкими металами ґрунту за вирощування розторопші плямистої

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ефективність фіторемедіації забрудненого важкими металами ґрунту за вирощування розторопші плямистої

В.В. Снітинський, доктор біологічних наук, професор, академік НААН України, Львівський національний університет природокористування

О.П. Ткачук, доктор с.-г. наук, професор, Вінницький національний аграрний університет

А.М. Разанова, ст. викладач,

Львівський національний університет природокористування

О.П. Коруняк, канд. с.-г. наук, декан факультету агротехнологій і природокористування, Заклад вищої освіти "Подільський державний університет"

Анотація

На противагу повітряному та водному середовищам ґрунти не мають здатності до швидкого очищення, тому токсичні речовини, які потрапляють до нього ззовні, можуть довго зберігатися. При цьому токсиканти, включаючись у ланцюги живлення ґрунт - рослини - живий організм, можуть досягати високих рівнів та відзначатися тривалістю дії. Відомо, що накопичення важких металів у ґрунті відбувається за впливу викидів промислових підприємств, при зрошенні стічними водами, вивезенні на сільськогосподарські угіддя мулу після очищення стічних вод, за внесення мінеральних та органічних добрив тощо. За дії важких металів на ґрунти відбувається зміна ґрунтового середовища, виникнення ерозійних процесів, забруднення сільськогосподарської продукції та ін., що зумовлює необхідність пошуку продуктивних та безпечних методів їх очищення.

У статті наведено результати з вивчення ефективності фіторемедіації забрудненого важкими металами сірого лісового ґрунту за його удобрення при вирощуванні розторопші плямистої в умовах Лісостепу Правобережного. За результатами аналізу першоджерел визначено сучасні проблеми деградації ґрунтів, забруднення їх важкими металами та роль фіторемедіації. Виявлено певні зміни інтенсивності винесення з ґрунту свинцю, кадмію та цинку за його удобрення мінеральними добривами: аміачна селітра (60 кг/га), суперфосфат простий (60 кг/га), калій хлористий (60 кг/га), суміш NPK добрив (60/60/60 кг/га) та органічними добривами: перегній (20 т/га), дефекат (6 т/га), сидерат (гірчиця). фіторемедіація лісовий грунт удобрення

Встановлено, що удобрення сірих лісових ґрунтів аміачною селітрою, суперфосфатом простим, калієм хлористим, сумішшю NPK добрив сприяло підвищенню винесення з вегетативною масою та насінням розторопші плямистої: свинцю у 2,14 раза, 54,3%, 52,2% та 87,5%; кадмію - у 3,5 раза, 41,9%, 71,1%, 2,2 раза; цинку - у 2,8 раза, 22,7%, 20,1%, 2,6% відповідно. За удобрення ґрунтів перегноєм, дефекатом та зеленим добривом (сидерат) спостерігалось підвищення винесення з ґрунту розторопшою плямистою свинцю на 60,1%, 42%, 3,9%; кадмію на 58,0%, 31,3%, 3,2%; цинку у 2,03 раза, 24%, 13,6% відповідно.

Ключові слова: розторопша плямиста, ґрунт, мінеральні добрива, органічні добрива, важкі метали, свинець, кадмій, цинк, вегетативна маса, насіння, концентрація.

Annotation

EFFICIENCY OF PHYTOREMEDIATION OF SOIL CONTAMINATED BY HEAVY METALS BY CULTIVATION OF SPOTTED MILK THISTLE

In contrast to air and water environments, soils do not have the ability to quickly clean, so toxic substances that enter it from the outside can be stored for a long time. At the same time, toxicants, being included in the food chain of soil - plants - living organisms, can reach high levels and have a long duration of action. It is known that the accumulation of heavy metals in the soil occurs under the influence of emissions from industrial enterprises, during irrigation with wastewater, removal of sludge to agricultural lands after wastewater treatment, due to the application of mineral and organic fertilizers, etc. When heavy metals affect soils, there is a change in the soil environment, the occurrence of erosion processes, contamination of agricultural products, etc., which necessitates the search for productive and safe methods of their cleaning.

Key words: milk thistle, soil, mineral fertilizers, organic fertilizers, heavy metals, lead, cadmium, zinc, vegetative mass, seeds, concentration.

Постановка проблеми. Сьогодні однією з найбільших екологічних проблем України є забруднення землі. Ситуація з ґрунтами належить вже не до аграрного питання, а відноситься до проблеми екологічної безпеки країни.

Відомо, що сучасний стан ґрунтів зазнає негативного впливу внаслідок інтенсифікації галузі та техногенної діяльності населення, що супроводжується зростаючим рівнем її деградації, зокрема, зниженням їх родючості та забрудненням різними токсикантами. "Земельний фонд України становить 60,4 млн. га та характеризується надзвичайно високим рівнем освоєння, інтенсивним впливом антропо- та техногенезу на навколишнє природне середовище, зокрема і на земельні ресурси, склад і характер процесів, які відбуваються при використанні земель. В Україні економіка превалює над екологією: до 70% земель - розорані й потребують відновлення", - стверджує Йосип Дорош, директор Інституту землекористування НААНУ [1].

За такого стану ґрунтів постає необхідність пошуку заходів щодо зниження їх деградації. При цьому особливого значення набуває зниження забруднення орних ґрунтів, що тісно пов'язано із безпекою продовольчої сировини рослинного походження та здоров'ям населення.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Одним із ефективних заходів щодо відновлення деградованих ґрунтів є фіторемедіація [2, 3]. Значний інтерес для науки і практики представляють рослини, зокрема і лікарські, які можуть не тільки поліпшити стан ґрунтів, а й очистити їх від токсикантів, у тому числі й важких металів. Важкі метали мікроелементи, зокрема Zn та Cu, є складовою частиною багатьох біологічно активних сполук - білків, ферментів, гормонів, тощо. Встановлено, що дія металів на лікарські рослини залежить від складу ґрунту, природи хімічного елемента, а також від іонної або іншої комбінованої форми, яка може бути вилучена з ґрунту рослиною [4].

Надходження надлишкової кількості важких металів у лікарські рослини порушує рівновагу мікро- і макроелементів. Так, при максимальному забрудненні міддю у лікарських рослинах значно знижується вміст кальцію і магнію [5]. Надлишковий вміст у ґрунті кадмію призводить до зменшення у лікарських рослинах кількості фосфору, кальцію, магнію, заліза, а цинку - викликає зменшення фосфору, кальцію, магнію, заліза; свинцю - зменшення фосфору, кальцію, цинку, заліза, міді [6-8].

Також необхідно враховувати, що лікарські рослини по-різному засвоюють деякі метали, наприклад, свинець навіть при високій концентрації в ґрунті знаходиться в слаборозчинних з'єднаннях і тому рівень його в рослині буде меншим. Цинк - сильно накопичується лікарськими рослинами і утримується в них; мідь, і кадмій - слабо накопичуються і сильно утримуються; свинець - слабо накопичується і слабо утримується в рослинах [9].

Серед лікарських рослин розторопша плямиста характеризується високим рівнем накопичення важких металів у своїй вегетативній масі, що неодноразово доведено переважно на неокультурених угіддях [10, 11]. Водночас недостатньо вивчено винесення важких металів із сірих лісових ґрунтів за вирощення розторопші плямистої в умовах сучасних сівозмін на окультурених угіддях.

Метою наших досліджень було виявлення ефективності фіторемедіації сірих лісових ґрунтів при вирощуванні розторопші плямистої за мінерального та органічного її удобрення.

Матеріали і методика досліджень. Дослідження проводили в умовах Лісостепу Правобережного на сірих лісових ґрунтах. Схема досліджень включала два науково-господарські досліди, перший із яких був спрямований на вивчення впливу мінеральних добрив: аміачної селітри (60 кг/га), суперфосфату простого (60 кг/га), калію хлористого (60 кг/га) та їх суміші NPK добрив (60/60/60 кг/га); другий - на вивчення впливу органічних добрив: перегною (20 т/га), дефекату (6 т/га) та сидерату (гірчиця) на накопичення важких металів розторопшою плямистою. Кожен варіант досліджень включав чотири повторності.

Концентрацію свинцю, кадмію, цинку в ґрунті, вегетативній масі та насінні розторопші плямистої визначали атомно-абсорбційним методом. Коефіцієнт накопичення (К_нак.) визначали за формулою:

Результати досліджень винесення важких металів з

Та їх обговорення. Аналіз інтенсивності

ґрунту без їх удобрення за вирощування розторопші плямистої (табл. 1) показав, що даний показник по свинцю був у межах 262 г/га, кадмію - 31,2 г/га та цинку - 929,7 г/га.

Удобрення ґрунтів аміачною селітрою, суперфосфатом простим, калієм хлористим та сумішшю NPK добрив сприяло підвищенню винесення з них розторопшою плямистою свинцю у 2,14 раза, 54,3%, 52,2% та 87,5%, кадмію у 3,5 раза, 41,9%, 71,1% та 2,2 раза та цинку у 2,8 раза, 22,7%, 20,1% та 2,6%, відповідно, в порівнянні з контролем (без добрив).

Таблиця 1