Главная Коллекция "Otherreferats" Экология и охрана природы Міграційні та екотоксикологічні властивості свинцю і кадмію в системі "ґрунт-рослина" в умовах Західного Лісостепу України

Міграційні та екотоксикологічні властивості свинцю і кадмію в системі "ґрунт-рослина" в умовах Західного Лісостепу України

Особливості переміщення та локалізації свинцю і кадмію в ясно-сірому лісовому ґрунті та чорноземі опідзоленому при змодельованих рівнях забруднення. Фітотоксична дія важких металів на суницю ананасну. Характер впливу забруднення ґрунтів на урожай ягоди.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 28.08.2014
Размер файла 55,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 504.054:504.73:631.416.8

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

МІГРАЦІЙНІ ТА ЕКОТОКСИКОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ СВИНЦЮ І КАДМІЮ В СИСТЕМІ "ҐРУНТ-РОСЛИНА" В УМОВАХ ЗАХІДНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

03.00.16 - екологія

ЛОЗОВИЦЬКА ТЕТЯНА МИКОЛАЇВНА

Дніпропетровськ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Львівському державному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник:

Снітинський Володимир Васильович, доктор біологічних наук, професор, академік УААН,. Львівський державний аграрний університет, ректор, завідувач кафедри екології та біології.

Офіційні опоненти:

Писаренко Павло Вікторович, доктор сільськогосподарських наук, професор, Полтавська державна аграрна академія, професор кафедри землеробства та агрохімії;

Цвєткова Ніна Миколаївна, доктор біологічних наук, професор, Дніпропетровський національний університет, професор кафедри геоботаніки, ґрунтознавства і екології.

Провідна установа: Інститут агроекології УААН, м. Київ.

Захист відбудеться "24" листопада 2006р. о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.804.02 при Дніпропетровському державному аграрному університеті за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Ворошилова, 25, корпус 1, ауд. 342 (конференц-зала).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Дніпропетровського державного аграрного університету за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Ворошилова, 25.

Автореферат розісланий 21.10.2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Мицик О.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Забруднення навколишнього середовища різними хімічними речовинами є одним із найбільш значних факторів руйнування біосфери. Серед забруднювачів хімічної природи важкі метали мають особливе екологічне та біологічне значення. Свинець і кадмій належать до 10 хімічних елементів, що визнані пріоритетними полютантами біосфери. Високий рівень техногенного навантаження на природні ресурси вимагає детального вивчення взаємодії цих важких металів із компонентами біосфери, зокрема, особливостей їх поведінки в системі "ґрунт-рослина" з метою формулювання рекомендацій для встановлення екологічної рівноваги в екосистемах.

Свинець і кадмій потрапляють з різних джерел на поверхню ґрунту. Ґрунт - специфічний компонент біосфери, оскільки він не лише геохімічно акумулює складники забруднень, але є природним буфером, що контролює перенесення хімічних елементів і сполук в атмосферу, гідросферу і живу речовину. Розмаїття типів ґрунтів, видів рослин і умов росту впливають на стан свинцю та кадмію в компонентах екосистеми. Опір ґрунтів до забруднення свинцем і кадмієм визначається за критичними рівнями вмісту цих металів, при яких в рослинах і в середовищі в цілому виявляються токсичні ефекти, і тісно пов'язаний з катіоннообмінною ємністю ґрунтів.

Актуальність питання забруднення середовища свинцем і кадмієм виявляється у процесі оцінки їх нагромадження у рослинах та впливу на цей процес ґрунтового фактору, виявлення основних закономірностей міграції свинцю та кадмію в системі "ґрунт-рослина".

Для оцінки ступеня забруднення сільськогосподарських культур, зниження їх поживної цінності і розробки заходів, скерованих на отримання екологічно чистої продукції, зростає необхідність детального вивчення особливостей надходження і нагромадження свинцю та кадмію в рослині. При цьому негативну дію вказаних елементів доцільно розглядати також в плані їх фітотоксичності.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною науково-дослідних робіт, що проводились протягом 2000-2005рр кафедрою екології та біології Львівського державного аграрного університету за темою: "Розробити системи моніторингу природного середовища в умовах сільськогосподарського виробництва" (номер Держреєстрації 0100U002334).

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи було виявлення буферних властивостей різних за геохімічною ємністю ґрунтів західного Лісостепу України стосовно свинцю та кадмію при змодельованих рівнях забруднення та еколого-фізіологічний аналіз рослин за умов навантаження субстрату цими металами.

Для досягнення даної мети були поставлені наступні задачі:

З'ясувати особливості трансформації, міграції та розподілу свинцю і кадмію в різних за геохімічною ємністю ґрунтах західного Лісостепу.

Дати фітотоксичну оцінку дії свинцю та кадмію на рослинний організм в модельних системах з урахуванням рівня забруднення ґрунту та нагромадження важких металів в органах рослин.

Встановити кількісні значення здатності кореневих систем до зниження надходження свинцю та кадмію у надземну масу та плоди суниці за різних рівнів забруднення ґрунтів цими елементами.

Визначити вплив різних рівнів забруднення свинцем і кадмієм ясно-сірого лісового ґрунту та чорнозему опідзоленого на надходження макро- та мікроелементів до рослин суниці.

Дослідити вплив різних рівнів забруднення ясно-сірого лісового ґрунту та чорнозему опідзоленого свинцем і кадмієм на урожай та якість плодів суниці ананасної.

Дати оцінку участі захисних можливостей рослин і буферної здатності ясно-сірого лісового ґрунту та чорнозему опідзоленого відносно свинцю та кадмію у формуванні стійкості системи "ґрунт-рослина".

Об'єкт дослідження - свинець та кадмій в системі "ґрунт-рослина".

Предмет дослідження - поведінка свинцю та кадмію в системі "ґрунт-рослина".

Методи дослідження. Застосовували морфометричні, фізико-хімічні та агрохімічні методи. Вміст важких металів у ґрунтах і рослинах визначали методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії. Аналізи ґрунту та рослин виконані за атестованими і стандартизованими методиками з наступною статистичною обробкою даних.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше в умовах західного Лісостепу України проведена комплексна еколого-фізіологічна оцінка стану агросистеми "ґрунт-суниця ананасна" за умов забруднення ґрунту свинцем і кадмієм. Встановлено особливості міграції та перерозподілу свинцю та кадмію в ясно-сірому лісовому ґрунті та чорноземі опідзоленому при змодельованих рівнях забруднення. На прикладі багаторічної ягідної культури суниці ананасної вивчена фітотоксична дія свинцю та кадмію при забрудненні ґрунту на рівні 1, 5, 10 ГДК. Дана оцінка найбільш чутливих морфо-функціональних показників стресового стану рослин за умов контамінації ґрунту свинцем і кадмієм. Досліджено вплив різних рівнів забруднення (1, 5, 10 ГДК) ясно-сірого лісового ґрунту та чорнозему опідзоленого свинцем і кадмієм на надходження елементів-забруднювачів, макро- та мікроелементів у рослини суниці, урожай і його якість.

Співставлення ґрунтів різної геохімічної ємності дозволило виявити різниці в їх інактиваційних можливостях, встановити особливості переміщення і локалізації свинцю та кадмію за профілем. Встановлена участь ґрунту і рослин у перерозподілі свинцю та кадмію в системі "ґрунт-рослина".

Практичне значення отриманих результатів. Отримані результати можуть бути використані в розробці методів керування режимом накопичення і перерозподілу свинцю та кадмію в ґрунтах та рослинах, рекомендацій для встановлення екологічної рівноваги в агроекосистемах. З'ясування фітотоксичності свинцю та кадмію має важливе значення як для характеристики захисних можливостей рослин, так і для екологічної оцінки рослинницької, зокрема, плодово-ягідної продукції, прогнозування її якості. На підставі результатів проведених досліджень встановлено рівні забруднення свинцем і кадмієм різних за еколого-геохімічною стійкістю ґрунтів, при яких рослинницька продукція не придатна для споживання. Отримані дані доповнюють та поглиблюють знання з таких дисциплін, як "Агроекологія", "Екотоксикологія", "Фізіологія сільськогосподарських рослин".

Особистий внесок здобувача. Проведено інформаційний пошук і аналіз даних літератури за темою дисертації. Розроблено програму польових і лабораторних досліджень. Закладка досліду, відбір зразків, польові та лабораторні дослідження, аналіз й інтерпретація результатів, отриманих під час виконання роботи, їх опрацювання й узагальнення, підготовка наукових публікацій та виступів на конференціях виконані особисто дисертантом.

Апробація результатів дисертаційного дослідження. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися та обговорювались: на засіданнях кафедри екології та біології і вченої ради агрономічного факультету ЛДАУ (2003-2005рр); на звітних наукових конференціях аспірантів ЛДАУ (2003-2005рр); на ХV Комі республіканській молодіжній конференції "Актуальные проблемы биологии и экологии", (Сиктивкар, 2004р.); на Міжнародній науково-практичній конференції "Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти" (Львів, 2004р.); на Всеукраїнській конференції молодих вчених "Сучасні проблеми екології" (Запоріжжя, 2004р.); на І Міжнародній науковій конференції студентів та аспірантів "Молодь і поступ біології" (Львів, 2005р.), на Всеукраїнській науково-практичній конференції "Екологічні дослідження у промислових регіонах України", (Дніпропетровськ, 2005).

Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 9 наукових праць, із них - 4 статті у фахових виданнях.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, семи розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку літератури, який включає 270 найменувань (в тому числі 48 робіт іноземних авторів), 3 додатків. Робота викладена на 152 сторінках машинописного тексту, супроводжується 21 таблицями, 21 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Забруднення агроекосистем свинцем і кадмієм (огляд літератури). У розділі наводиться огляд літературних джерел з питань техногенного забруднення свинцем і кадмієм навколишнього середовища та агросфери зокрема. Показано особливості нагромадження та перерозподілу важких металів у ґрунтах. Акцентовано увагу на залежності поведінки свинцю та кадмію від фізико-хімічних властивостей ґрунту. Представлено аналіз літературних джерел з фітотоксичності свинцю та кадмію, особливостей їх нагромадження сільськогосподарськими рослинами. Обґрунтовується актуальність досліджень особливостей поведінки свинцю та кадмію в системі "ґрунт-рослина".

Умови, об'єкти і методи досліджень. Вивчення питань, поставлених у дисертаційній роботі, здійснювали шляхом проведення мікроділянкових польових дослідів. Дослідження виконували впродовж 2003-2005рр на дослідних полях Львівського науково-дослідного центру Інституту садівництва та Львівського державного аграрного університету. Дослідження міграційних та екотоксикологічних властивостей свинцю та кадмію в системі "ґрунт-рослина" проводили на двох типах ґрунтів західного Лісостепу України, що різняться за фізико-хімічними та буферними властивостями. Використано ясно-сірий лісовий крупнопилувато-супіщаний ґрунт з такою агрохімічною характеристикою: вміст загального гумусу (за Тюріним) - 1,06 %, рНсол - 4,6, сума увібраних основ - 10,0 мг-екв/100г ґрунту. Генетичні горизонти профілю ясно-сірого лісового ґрунту представлені: гумусово-елювіальний (НЕ - 0-26 см), елювіальний (Е - 26-32см), ілювіальний (І - 32-96 см), перехідний (Ір - 96-140 см), материнська порода (Рк - з 140 см). У чорноземі опідзоленому крупнопилувато-легкосуглинковому вміст загального гумусу - 2,50 %, рНсол - 6,0, сума увібраних основ - 13,4 мг-екв/100г ґрунту. Профіль чорнозему опідзоленого: гумусово-елювіальний (Не - 0-40 см), слабоілювійований перехідний горизонт (Нрі - 40-73 см), нижній перехідний горизонт (Рhi, 73-113 см), перехідний в материнську породу (Pi(h), 113-138 см), материнська порода (Рк - глибше 138 см).

У дослідженнях особливостей транслокації важких металів (свинцю та кадмію) в системі "ґрунт-рослина", функціонування захисних механізмів та змін, що проходять в рослинному організмі під дією токсикантів, тест-культурою була суниця ананасна (Fragaria ananassa Duch.).

Рослини суниці висаджували на штучно забруднений іонами Pb2+ і Cd2+ ґрунт. Як забруднювачі використали солі Pb(CH3COO)2 та CdCl2?2,5H2O, які внесли окремо на глибину 0-20 см в кількостях 1, 5, 10 ГДК валових форм свинцю і кадмію [Медведєв В.В., Лактіонова Т.М., 1998]за схемою, наведеною в табл. 1.

Таблиця 1. Концентрація свинцю та кадмію, внесених у ґрунт, мг/кг

Варіант

Свинець

Варіант

Кадмій

1ГДК Pb2+

5ГДК Pb2+

10ГДК Pb2+

32

160

320

1ГДК Cd2+

5ГДК Cd2+

10ГДК Cd2+

3

15

30

Площа ділянок у дослідах становила 2 м2, повторення досліду - 5-разове.

В умовах польових та лабораторних дослідів проводилось вивчення процесів міграції та трансформації важких металів у ґрунті, поглинання та транспорту іонів в рослинах, їх впливу на морфо-структурні та фізіолого-біохімічні процеси, фітопродуктивні параметри.

Визначення гранулометричного складу та агрохімічний аналіз ґрунтів дослідних ділянок проводили за загальноприйнятими методами. Концентрацію свинцю та кадмію у пробах ґрунту визначали методом атомно-абсорбційного аналізу на приладі С 115М. Визначали валові (кислоторозчинні) та рухомі (екстрагуються амонійно-ацетатним буфером, рН 4,8) форми важких металів.

Фітотоксичність свинцю та кадмію вивчали за такими структурно-функціональними параметрами суниці як ростові, фотосинтетичні показники, параметри водного режиму, хімічний склад плодів, продуктивність. Аналіз вказаних показників проводили за загальноприйнятими методиками. Концентрацію важких металів, мікро- та макроелементів в коренях, листках та плодах суниці визначали методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії за допомогою приладу С 115М. Підготовку матеріалу здійснювали методом сухого озолення. Міграцію свинцю та кадмію в системі "ґрунт-рослина" характеризували з позицій балансової оцінки.

Мікропольові досліди проведено згідно правил і вимог стандартної методики при дотриманні оптимальних агротехнічних строків та якості. Математичну обробку даних проводили за допомогою регресійного та дисперсійного аналізів з використанням програмного пакету "Microsoft Excel" та "Statistica" для персональних комп'ютерів.

Поведінка свинцю та кадмію в ґрунті за умов модельного забруднення. Проведені аналізи вмісту валових форм свинцю та кадмію за профілем ясно-сірого лісового ґрунту та чорнозему опідзоленого. Показано, що розподіл важких металів у ґрунті пов'язаний з наявністю ґрунтово-геохімічних бар'єрів.

Аналіз розподілу іонів Pb2+ за профілем досліджуваних ґрунтів показав, що найбільший вміст металу у гумусовому горизонті (рис. 1). Далі його розподіл стрипкоподібний. Найменший вміст свинцю в елювіальному горизонті і значно більший - в ілювіальному. Вміст елементу поступово знижується до материнської породи. Розподіл свинцю за профілем ясно-сірого ґрунту здійснюється за елювіально-ілювіальним типом. Диференціація в розподілі свинцю за профілем чорнозему опідзоленого проявляється слабо. Вміст елементу вниз за профілем ґрунту поступово зменшується до материнської породи.

Рис. 1. Фоновий розподіл свинцю за профілем досліджуваних ґрунтів: (ЯС) ясно-сірий лісовий, (Чо) чорнозем опідзолений.

Штучне внесення у ґрунт ацетату свинцю викликало перерозподіл металу за профілем. Особливості перерозподілу пов'язані з типом ґрунту. Відмічено збільшення вмісту валових форм свинцю у верхньому гумусовому горизонті. В умовах ясно-сірого ґрунту відмічені за роки досліджень явища міграції та перерозподілу металу за профілем. Характер розподілу пов'язаний з фізико-хімічними властивостями горизонтів та є аналогічним фоновому. Внесений в орний шар чорнозему опідзоленого свинець акумулювався в гумусовому горизонті, де проходило міцне його закріплення. Міграція вниз за профілем слабка.

Для розподілу кадмію за профілем ґрунту характерне домінуюче його нагромадження в гумусовому та ілювіальному горизонтах (рис. 2).

Рис. 2 Фоновий розподіл кадмію за профілем досліджуваних ґрунтів: (ЯС) ясно-сірий лісовий, (Чо) чорнозем опідзолений.

У ясно-сірому ґрунті кадмій розподіляється за акумулятивно-елювіально-ілювіальним типом. У верхньому горизонті має місце акумулятивне нагромадження металу, елювіальний горизонт містить його майже в 1,5 рази менше, в ілювіальному - спостерігається його вторинна акумуляція. Менш диференційований розподіл кадмію за профілем чорнозему опідзоленого. Вміст металу з глибиною поступово зменшується. Процес опідзолення чорнозему мало вплинув на розподіл кадмію за профілем.

Додаткове внесення у ґрунт кадмію в дозах 1, 5, 10 ГДК призвело до перерозподілу металу за профілем. Міграційні процеси чіткіше простежувались на ясно-сірому ґрунті, ніж на чорноземі опідзоленому, що пов'язано з їх фізико-хімічними властивостями. Виявлено, що гумусові горизонти є відповідним бар'єром на шляху потоку сполук кадмію.

Властивості ґрунту впливають на швидкість трансформації фізико-хімічних форм металів і, відповідно, на їх біологічну доступність. Бар'єрні можливості орних земель стосовно важких металів визначають рухомість і потік хімічних елементів з ґрунту в рослини. Трансформація екзогенних сполук свинцю та кадмію в орному шарі досліджуваних ґрунтів проходила на різних кількісно-якісних рівнях. У витяжку ацетатно-амонійного буфера з рН 4,8 на змодельованих рівнях забруднення орного шару ясно-сірого ґрунту переходило 13,8-31,2 % свинцю, 40,5-66,2 % кадмію, а на чорноземі опідзоленому - 6,5-10,5 % свинцю, 23,3-49,7 % кадмію від валового вмісту. Ясно-сірий лісовий ґрунт слабше, ніж чорнозем опідзолений, утримує і закріплює важкі метали, слабко обмежує їх надходження в компоненти агроекосистеми. Чорнозем опідзолений помітно виявляє буферну здатність стосовно свинцю, однак щодо кадмію механізми фіксації спрацьовують недостатньо.

Ріст і розвиток суниці в умовах забруднення ґрунту свинцем і кадмієм. Коренева система рослин за умов забруднення ґрунту свинцем і кадмієм. Для створення цілісної картини впливу забруднення ґрунту свинцем і кадмієм на рослинні організми необхідним є дослідження кореневих систем, оскільки вони поряд з листками несуть основне фізіологічне навантаження і безпосередньо зазнають впливу ґрунтового середовища, забрудненого важкими металами. Проведено вивчення об'єму кореневої системи рослин суниці першого, другого, третього років вегетації, вирощених в умовах штучного забруднення ґрунту свинцем і кадмієм. Визначали об'єм кореневої системи рослин, відібраних восени року посадки та навесні наступних двох років, при цьому дата визначення співпадала з періодом квітування та зав'язування плодів.

Аналіз результатів свідчить про пригнічення формування кореневої системи рослин суниці, що вирощувалась в умовах забруднення ґрунту свинцем і кадмієм. Гальмування росту коренів на забрудненому свинцем ясно-сірому ґрунті становило за роки досліджень 0,7-28,8 %, а на чорноземі - 1-11,4 %. Об'єм кореневої системи в умовах забруднення кадмієм ясно-сірого ґрунту був меншим контрольного варіанту на 8,9-48,3 %, а в дослідженнях на чорноземі опідзоленому - на 7,7-35,6 %. Пригнічення розвитку кореневої системи на всіх дослідних ділянках сильніше в умовах більшого забруднення ґрунту металами. Відмічена тенденція в посиленні гальмуючої дії металів на формування кореневої системи з віком насадження. Чітко таке явище виявилось в умовах ясно-сірого ґрунту, дещо слабше - чорнозему опідзоленого.

Вплив забруднення ґрунту свинцем та кадмієм на водний режим рослин. Осмотичний механізм впливу важких металів тісно пов'язаний з водообміном. Для встановлення водного статусу рослин суниці нами були використані показники: загальна кількість води, відносний вміст води, водний потенціал, водоутримуюча здатність. Вирощування суниці на забрудненому свинцем і кадмієм ґрунті призвело до появи ксероморфних ознак - змін показників, що характеризують стан та вміст води в листках. Серед вказаних показників найбільше реагували на надходження важких металів водоутримуюча здатність листків та водний потенціал. Очевидно, вказані зміни водного режиму пов'язані з надходженням важких металів в рослини, взаємодією їх з макромолекулами та через порушення поглинальної функції коренів.

Вплив свинцю та кадмію на фотосинтетичну активність. Особливо чутливі до змін умов існування ключові системи рослинного організму й реакції, межі протікання яких відносно вузькі. До них належить фотосинтетичний апарат, що розглядається як найбільш індикаторний стосовно екстремальних дій. Важкі метали суттєво впливають на фотосинтетичні процеси в рослині, зокрема на синтез пігментів: хлорофілу а та b, каротиноїдів.

Таблиця 2. Вміст фотосинтетичних пігментів в листках суниці, вирощеної на забрудненому свинцем і кадмієм ґрунті (середнє 2003-2005рр.), мг/г сирої речовини

варіант

хлорофіл a

хлорофіл b

a+b

сума каротиноїдів

Контроль

2,10*

2,05

0,84

0,86

2,94

2,91

0,51

0,49

Pb2+

1 ГДК

2,08

2,02

0,85

0,86

2,93

2,88

0,50

0,48

5 ГДК

2,0

1,94

0,90

0,88

2,90

2,82

0,53

0,49

10 ГДК

1,85

1,82

0,96

0,93

2,81

2,75

0,54

0,50

НІР 05

0,10

0,21

0,07

0,08

0,12

0,18

0,03

0,02

Cd2+

1 ГДК

1,97

1,98

0,93

0,86

2,91

2,84

0,53

0,49

5 ГДК

1,70

1,74

1,0

0,99

2,70

2,80

0,56

0,53

10 ГДК

1,41

1,60

1,11

1,05

2,52

2,65

0,61

0,56

НІР 05

0,39

0,30

0,15

0,14

0,21

0,14

0,04

0,04

Примітка. * у чисельнику - ясно-сірий лісовий ґрунт, у знаменнику - чорнозем опідзолений.

Збільшення концентрації обох застосованих металів (5, 10 ГДК) призводило до зменшення вмісту хлорофілу а порівняно з контролем. Одночасно спостерігалось деяке зростання вмісту хлорофілу b. Нами показано, що сумарний вміст хлорофілу а та b у листках в умовах надлишку іонів свинцю та кадмію в ґрунті знижувався. Причому гальмуючий ефект був яскраво виражений для кадмію на ясно-сірому ґрунті. При дії іонів Pb2+ і Cd2+ у листках рослин на всіх варіантах досліду сумарний вміст каротиноїдів був високим, що має адаптивне значення.

Оскільки фотосинтетичний апарат рослин є однією з найважливіших ланок, за участі якої відбувається пристосування рослин до умов зовнішнього середовища, то він зазнаючи негативної дії надлишку іонів свинцю та кадмію може бути ланкою, яка лімітуватиме подальший хід метаболізму і, зрештою, виживання рослин.

Фітопродуктивність за дії іонів свинцю та кадмію. Проведено порівняльну оцінку свинцю та кадмію за впливом їх на фітопродуктивність суниці ананасної. У розділі проаналізовано основні показники, що характеризують ріст і розвиток рослин. Виявлено ослаблення ростових процесів рослин суниці, що вирощувалась в умовах надлишку свинцю та кадмію. Це виражалось через пригнічення наростання листкової поверхні, відміченої у різні фенофази. Найбільш чітко виражене пригнічення в умовах забруднення ясно-сірого ґрунту кадмієм. Додавання свинцю та кадмію в ґрунт виявляло негативний вплив не лише на швидкість ростових процесів, а й на фітопродуктивність суниці (табл. 3).

Таблиця 3. Показники розвитку рослин суниці при їх вирощуванні на забрудненому свинцем і кадмієм ґрунті (середнє 2004-2005рр.)

Варіант

Сира маса, г

листя ср.

корені ср.

Суха маса, г

листя сх.

корені сх.

рослина

листя

корені

рослина

листя

корені

Контроль

20,18*

20,05

11,69

11,90

8,58

8,15

1,36

1,46

7,39

7,55

4,12

4,25

3,27

3,30

1,25

1,29

Pb2+

1 ГДК

18,78

20,11

10,60

12,10

8,16

8,01

1,30

1,51

6,54

7,62

3,46

4,40

3,08

3,22

1,12

1,36

5 ГДК

16,25

17,5

9,15

10,8

7,10

7,66

1,29

1,41

5,97

7,19

3,07

4,11

2,90

3,08

1,06

1,33

10 ГДК

14,27

16,33

8,06

9,50

6,21

6,83

1,27

1,39

4,34

6,11

2,21

3,29

2,13

2,82

1,03

1,16

НІР 05

3,87

3,95

2,17

2,41

2,06

1,95

2,61

1,82

1,56

1,39

0,98

0,91

Cd2+

1 ГДК

17,5

18,0

10,0

11,0

7,40

7,30

1,35

1,51

6,51

7,16

3,45

4,01

3,06

3,15

1,13

1,27

5 ГДК

13,60

16,57

7,51

9,63

6,08

6,94

1,23

1,38

5,37

6,57

2,83

3,50

2,54

3,07

1,11

1,14

10 ГДК

12,32

14,14

6,80

8,12

5,53

6,02

1,22

1,35

3,88

4,42

2,0

2,33

1,88

2,09

1,06

1,11

НІР 05

3,11

3,15

2,03

2,0

1,21

1,21

1,05

0,98

0,97

0,89

0,38

0,21

Примітки: 1. * в чисельнику - ясно-сірий лісовий ґрунт, в знаменнику - чорнозем опідзолений; 2. ср - сира маса, сх - суха маса.

Достовірне зниження в порівнянні з контролем біомаси рослин, сирої та сухої маси листя і коренів у варіантах 10 ГДК Pb2+, 5, 10 ГДК Cd2+ на ясно-сірому ґрунті та лише 5 і 10 ГДК Cd2+ на чорноземі опідзоленому свідчить про пригнічення фотосинтетичної активності, мінерального і білкового обміну рослин внаслідок токсичного ефекту металів.

Вплив свинцю та кадмію на хімічний склад рослин суниці, вирощеній на забрудненому цими металами ґрунті. Особливості надходження та нагромадження свинцю і кадмію рослинами. Хімічний склад рослин залежить від елементного складу середовища росту. Аналіз літературних джерел показав, що нагромадження та розподіл іонів свинцю та кадмію в рослині є видоспецифічним, залежить від комплексу ґрунтових та кліматичних умов. Наявність іонів Pb2+ та Cd2+ у ґрунті призводить до надходження їх в рослину. З метою вивчити особливості надходження цих іонів у тест-рослини, було визначено вміст металів у коренях, листі та плодах (табл. 4).

Таблиця 4. Нагромадження та розподіл свинцю та кадмію в рослинах суниці, вирощеній на забрудненому цими металами ґрунті, мг/кг маси сухої речовини

Варіант

Корені

Листки

Плоди

КБП

свинець

Контроль

4,10±1,10a

3,80±0,40

0,90±0,04

0,86±0,06

0,81±0,07

0,74±0,04

0,156

0,169

Pb2+

1 ГДК

15,70±1,60**

10,40±0,82**

2,54±0,04**

1,01±0,08**

0,94±0,08*

0,67±0,05**

0,208

0,118

5 ГДК

87,25±8,65*

52,61±1,22**

10,36±2,36*

7,93±0,50**

1,30±0,12*

0,88±0,07**

0,295

0,168

10 ГДК

134,69±6,51**

85,30±5,14**

22,28±1,72**

10,54±0,92**

2,60±0,30*

1,32±0,11*

0,293

0,123

кадмій

Контроль

1,28±0,09

1,35±0,09

0,10±0,01

0,12±0,01

0,08±0,01

0,08±0,01

0,705

0,698

Cd2+

1 ГДК

7,75±0,58**

3,14±0,33

2,13±0,16**

0,47±0,04**

0,21±0,02**

0,11±0,02

1,90

0,590

5 ГДК

36,20±3,84

19,85±1,72**

12,64±1,25**

4,13±0,87

0,33±0,04**

0,22±0,02

2,07

0,791

10 ГДК

85,40±9,06

43,40±4,02*

22,32±2,04

11,52±0,95*

0,75±0,05**

0,34±0,03

2,09

1,007

Примітки: 1. a у чисельнику - ясно-сірий лісовий ґрунт, у знаменнику - чорнозем опідзолений; 2.* - P < 0,5, ** - P < 0,25.

Надлишок свинцю та кадмію в ґрунті викликає надходження цих елементів в рослини суниці. Локалізація важких металів зменшується в ланцюгу корінь-надземні органи-генеративні органи, тобто спостерігається акропетальний розподіл за рахунок, очевидно, існування кількох бар'єрів, що обмежують надходження катіонів з висхідним потоком речовин. Свинець менш рухомий в рослинних тканинах: його концентрація в надземних органах в 6-10 разів менша від концентрації в коренях суниці, що вирощувалась при досліджуваних рівнях забруднення ґрунту. Кадмій відзначається значною рухливістю: легко переноситься з кореневої системи у вегетативні і генеративні органи. Концентрація іонів Cd2+ в надземній частині в 3-7 разів менша, ніж у коренях. фітотоксична лісовий ґрунт забруднення

Для характеристики інтенсивності біологічного поглинання металів використано коефіцієнт біологічного поглинання. За результатами досліджень більшою рухомістю та легким проникненням в рослинні тканини характеризувався свинець на ясно-сірому ґрунті: збільшення концентрації іонів металу в ґрунті викликало зростання КБП майже вдвічі. Аналогічні рівні забруднення свинцем чорнозему опідзоленого на величині КБП суттєво не відобразились. Значення КБП для кадмію були в 2-17 рази вищі, ніж для свинцю. Кадмій характеризувався значною рухливістю на обох типах ґрунтів. Однак на ясно-сірому ґрунті інтенсивність його біологічного поглинання перевищувала відповідний показник на чорноземі опідзоленому майже вдвічі.

Вплив свинцю та кадмію на надходження в рослини елементів-забруднювачів, цинку, заліза, кальцію, калію. Забруднення ґрунтів важкими металами та їх надходження в рослини в значних кількостях призводить до порушень у поглинанні інших хімічних елементів. В досліді проаналізовано надходження ультрамікроелементів (свинцю, кадмію), мікроелементів (цинк, залізо), макроелементів (кальцій, калій). Характер дії іонів важких металів щодо поглинання та розподілу окремих елементів проявлявся по-різному. Забруднення ґрунту свинцем викликало чітке посилення поглинання коренями кадмію, деформувало механізми надходження заліза в рослини суниці, гальмувало поглинання рослинами калію, відмічено порушення в поглинанні та розподілі кальцію. Надлишок кадмію в ґрунті зумовив надходження іонів свинцю в рослини суниці, викликав порушення у поглинанні цинку, затримував пересування заліза в надземну частину рослин суниці, практично не знижуючи його поглинання коренями, пригнічував поглинання коренями калію.

Урожай суниці та його якість в умовах свинцевого та кадмієвого навантаження. Формування компонентів урожайності суниці. Основним показником при вирощуванні сільськогосподарських культур є урожайність та якість вирощеної продукції. Висока фітотоксичність важких металів, як встановлено численними дослідженнями, знижує продуктивність рослин.

Урожай - це інтегральний показник, що складається з ряду елементів. Зміни будь-якого з елементів структури врожаю змінює і валовий урожай. За результатами досліджень, зміни умов існування, пов'язані з надлишковою кількістю свинцю та кадмію у ґрунті, призвели до змін у показниках виповнення плодоносної смуги, облистяності, кількості репродуктивних органів на одиниці площі. Проведені дослідження показали, що в умовах забруднення ґрунту свинцем і кадмієм у рослин модельного експерименту зменшується кількість квітконосів. Можливо, що забруднення середовища важкими металами викликає пригнічення реалізації генеративної програми розвитку бруньок і призводить до значного зниження кількості сформованих квітконосів. Встановлено зменшення кількості репродуктивних органів (квіти, бутони, зав'язь) на 20-50 % та на 16-21 % в рослин, що ростуть в умовах забруднення відповідно ясно-сірого ґрунту та чорнозему опідзоленого свинцем і кадмієм. Це може бути наслідком пригнічення закладання метамерів та квіток у них на стадіях флорального морфогенезу під впливом токсикантів. Зафіксоване зменшення числа плодоносних елементів та площі фотосинтезуючої поверхні може негативно впливати на продуктивність рослин.

Середня маса плоду та врожайність суниці. Зменшення числа плодоносних елементів зумовило зниження господарсько цінного врожаю суниці, що вирощувалась в умовах свинцевого та кадмієвого навантаження (табл. 5).

Таблиця 5. Врожайність суниці, вирощеної в умовах забруднення ґрунту свинцем і кадмієм, ц/га

Варіант

Рік

Сума за 2 роки

Середнє за 2 роки

2004

2005

Контроль

70,42*

74,85

97,0

102,07

167,42

176,92

83,71

88,46

1 ГДК Pb2+

72,15

74,29

94,82

101,15

166,97

175,44

83,49

87,72

5 ГДК Pb2+

68,67

75,21

90,13

103,22

158,67

178,43

79,34

89,22

10 ГДК Pb2+

64,80

73,92

78,25

96,45

144,05

170,37

72,03

85,19

НІР 05

5,29

4,43

4,35

4,23

7,51

7,61

1 ГДК Cd2+

67,91

76,18

92,10

98,82

160,01

175,01

80,01

87,50

5 ГДК Cd2+

60,30

69,26

81,75

85,14

142,05

154,40

71,03

77,20

10 ГДК Cd2+

52,44

68,61

63,02

77,20

115,46

145,81

57,73

72,91

НІР 05

5,07

4,24

4,27

4,61

6,79

7,62

Примітка. * у чисельнику - ясно-сірий лісовий ґрунт, у знаменнику - чорнозем опідзолений.

Порівнюючи фітотоксичну природу важких металів на двох типах ґрунту, можна констатувати, що забруднення ясно-сірого ґрунту свинцем викликає зниження врожаю суниці до 14 %, тоді як чорнозему опідзоленого аналогічними дозами металу - втричі нижче. За впливу кадмію на ясно-сірому ґрунті зменшення продуктивності відбувалось в межах 4-31 %, а на чорноземі опідзоленому - 1-17 %. На ясно-сірому ґрунті кадмій перевищував свинець за фітотоксичністю, вираженою через зниження показника продуктивності суниці, в 2-3 рази, а на чорноземі опідзоленому майже в 5 разів.

Зміни накопичення загальної біомаси рослин, інтенсивності формування окремих компонентів урожайності в стресових умовах, створених надлишковим внесенням важких металів, виражаються у зниженні маси плодів, що пов'язано також із погіршенням їх товарних якостей. Однак нами встановлена недостовірність зменшення середньої маси плоду суниці при досліджуваних рівнях насичення ґрунту свинцем і кадмієм. Пояснення слід шукати в скороченні кількості плодоносних елементів в несприятливих умовах. Глибокий біологічний зміст цього явища полягає в тому, що організм спрямовує всі свої ресурси на забезпечення такої кількості репродуктивних органів, яку в змозі повноцінно сформувати.

Якість урожаю суниці за умов забруднення ґрунту свинцем і кадмієм. Рівень нагромадження важких металів розглядають як основний показник якості продукції, що споживається людиною. Однак, крім нагромадження важких металів рослинами, можливі й інші небажані зміни якості, зокрема біохімічного складу і мінеральної повноцінності. У досліді нами проаналізовано основні біохімічні показники плодів суниці, що визначають їх поживну та господарську цінність.

Забруднення досліджуваних типів ґрунту свинцем практично не вплинуло на вміст у плодах суниці сухих розчинних речовин. Незначне зменшення цього показника спостерігали за впливу іонів кадмію. Вміст органічних кислот збільшувався на всіх варіантах дослідження. За результатами досліджень підвищення в ґрунті концентрації свинцю викликало зменшення вмісту цукрів у варіантах 5, 10 ГДК (ясно-сірий ґрунт) та 10 ГДК Pb2+ (чорнозем опідзолений). Негативна дія кадмію на синтез та нагромадження цукрів в плодах більша порівняно зі свинцем. Істотного варіювання показника активної кислотності, що характеризує ступінь вираження смаку, у межах дослідних варіантів не зафіксовано. Значне зменшення концентрації вітаміну С відмічено на рівнях 5 і 10 ГДК для обох металів. Для свинцю на ясно-сірому ґрунті - на 6-7 %, на чорноземі опідзоленому - до 4 %. А для варіантів з дослідження впливу кадмію на ясно-сірому ґрунті зменшення вмісту аскорбінової кислоти в плодах на 5-22 %, на чорноземі опідзоленому - на 5 та 10 %. За досліджуваних рівнів забруднення свинцем і кадмієм обох типів ґрунтів не відбувалось істотних змін вмісту нітратів у плодах.

Про якість плодів свідчить нагромадження іонів важких металів. Спостерігали збільшення концентрації свинцю в плодах суниці досліджуваних варіантів в порівнянні з контролем, але показники лишились практично в межах встановленого санітарно-гігієнічного нормативу. Більш рухомим в тканинах суниці є кадмій, який легко проникає і нагромаджується в плодах навіть при відносно невисоких рівнях забруднення ґрунту і зумовлює недопустимість їх споживання. Ступінь вираження змін біохімічного складу плодів залежить від типу забрудненого ґрунту: більш виражені зміни на ясно-сірому ґрунті, менш - на чорноземі опідзоленому.

Розрахунок балансу свинцю та кадмію в системі "ґрунт-рослина". Для оцінки масштабів забруднення агропродукції важкими металами важливими є параметри, що характеризують інтенсивність їх переходу в системі "ґрунт-рослина", дозволяють прослідкувати за частиною забруднення, що надійшла в ґрунт і оцінити частку процесів, що сприяють демобілізації токсичних металів в аналогічних агроекосистемах. З цією метою міграція свинцю та кадмію в агроценозі була охарактеризована нами системно - з позицій балансової оцінки. При складанні балансу до уваги були взяті складові виносу важких металів з кореневмісного шару, що належать до головних шляхів міграції: з одного боку - міграція в нижні шари ґрунту, з другого - фітофільтрація, або винос рослинами (табл. 6).

Таблиця 6. Поведінка свинцю та кадмію в системі "ґрунт-рослина"

Комбінація метал та тип ґрунту

Винос з 0-20 см шару, %

Винос рослинами, %

з орного шару

в тому числі

корені

листя

плоди

Pb2+

ЯС

2,9-31,2

0,03-0,07

0,02-0,06

0,005-0,01

0,0004-0,003

Ч

0,6-11,2

0,02-0,04

0,01-0,03

0,003-0,007

0,0002-0,004

Cd2+

ЯС

11,5-35,4

0,17-0,54

0,04-0,40

0,01-0,13

0,001-0,008

Ч

0,5-9,2

0,06-0,17

0,04-0,13

0,01-0,04

0,001-0,005

Винос свинцю з кореневмісного шару за рахунок міграції за профілем ясно-сірого ґрунту значний. Чорнозем опідзолений міцніше утримує свинець: міграційна здатність свинцю на даному типі ґрунту в 3-4 рази менша, ніж на ясно-сірому ґрунті. Значно менший винос рослинами свинцю з кореневмісного шару. Основна частка у загальному виносі свинцю рослиною припадала на корені, найменша - на плоди.

Винос кадмію з кореневмісного шару за рахунок міграції за профілем ясно-сірого ґрунту значно більший, ніж на чорноземі опідзоленому. У діапазоні досліджуваних концентрацій винос рослинами суниці кадмію з шару 0-20 см ясно-сірого ґрунту у 5-7 разів більший, ніж свинцю, чорнозему опідзоленого - у 3-4 рази. У порівнянні зі свинцем зросла частка листя і плодів у виносі рослиною кадмію з кореневмісного шару.

Згідно проведених досліджень та розрахунку балансу важких металів в системі "ґрунт-рослина" встановлено залежність між виносом металів та типом забрудненого ґрунту. Свинець та кадмій мігрують вниз за профілем та виносяться рослинами легше на ясно-сірому ґрунті, ніж на чорноземі опідзоленому. Встановлено, що рухомість кадмію в системі "ґрунт-рослина" більша в 1,2-7 разів у порівнянні зі свинцем.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведені результати досліджень особливостей поведінки свинцю (Pb) та кадмію (Cd) в системі "ґрунт-рослина", зокрема, розподілу та міграції металів у ґрунті, нагромадження полютантів у сільськогосподарських рослинах, впливу на ці процеси ґрунтового фактору, виявлення фітотоксичних властивостей. За результатами досліджень сформульовані наступні висновки:

1. За умов забруднення ґрунту свинцем і кадмієм їх подальша трансформація та міграція за профілем визначається фізико-хімічними властивостями ґрунтів. Переважне накопичення металів відбувається у верхньому гумусовому горизонті. Підзолоутворюючий процес сприяє виносу свинцю та кадмію з верхньої частини ґрунтового профілю і закріпленню в ілювіальному горизонті. Це явище простежується для ясно-сірого лісового ґрунту. Відсутність чітко окресленого ілювіального горизонту у чорноземі опідзоленому зумовлює поступове зменшення концентрації металів вниз за профілем.

2. Свинець та кадмій характеризуються різною рухомістю в ґрунтах. У витяжку ацетатно-амонійного буфера з рН 4,8 на змодельованих рівнях забруднення орного шару ясно-сірого ґрунту переходило 13,8-31,2 % свинцю, 40,5-66,2 % кадмію, а на чорноземі опідзоленому - 6,5-10,5 % свинцю, 23,3-49,7 % кадмію від валового вмісту.

3. В умовах забруднення ґрунту свинцем і кадмієм спостерігається пригнічення формування кореневої системи рослин. Гальмування росту коренів рослин суниці на забрудненому свинцем ясно-сірому ґрунті становило за роки досліджень 0,7-28,8 %, а на чорноземі опідзоленому - 1-11,4 %. Об'єм кореневої системи в умовах забруднення кадмієм ясно-сірого ґрунту менший контрольного варіанту на 8,9-48,3 %, чорнозему опідзоленого - на 7,7-35,6 %.

4. Виявлена негативна дія забруднення ґрунту іонами свинцю та кадмію в межах 1-10 ГДК на показники водного режиму листків суниці. Відмічено зменшення загального оводнення листків, відносного вмісту води, зафіксоване падіння водного потенціалу та водоутримаючої здатності.

5. За дії свинцю та кадмію відбуваються зміни у фотосинтетичному апараті, що виражені через дисбаланс в накопиченні, розподілі і співвідношенні хлорофілу a і b, каротиноїдів.

6. Проведено порівняльну оцінку свинцю та кадмію за впливом їх на фітопродуктивність суниці. Стрес, викликаний важкими металами, чітко виявляється депресією ростових процесів вегетативних органів. У діапазоні досліджуваних концентрацій металів у ґрунті відмічене зменшення площі листкової поверхні рослин, загальної фітомаси.

7. Надлишок свинцю та кадмію в ґрунті викликає надходження цих елементів в рослини. Локалізація свинцю та кадмію зменшуються в ланцюгу корінь-надземні органи-генеративні органи. Свинець і кадмій характеризуються різною рухомістю в рослинних тканинах: концентрація свинцю в надземних органах в 6-10 разів менша концентрації в коренях, кадмію - в 3-7 разів.

8. Свинець і кадмій конкурують з необхідними рослині металами, порушуючи їх функціональні ролі. Свинець послаблює надходження заліза, кальцію, калію, а кадмій - цинку, калію, затримує пересування заліза. Надлишок свинцю в ґрунті посилює надходження в рослини іонів Cd2+, а кадмію - іонів Pb2+.

9. Фітотоксичність свинцю та кадмію виявляється у пригніченні розвитку генеративної фракції рослин, що полягає у суттєвому зменшенні числа плодоносних елементів. Однак, це практично не впливає на середню величину плоду.

10. При забрудненні ґрунту свинцем і кадмієм відбуваються негативні зміни у хімічному складі плодів суниці. Це відображається у зменшенні сухих розчинних речовин, цукрів, вітаміну C з одночасним деяким збільшенням вмісту органічних кислот, зміною співвідношення цукрів і кислот. Вміст нітратів у плодах за умов забруднення ґрунту свинцем і кадмієм на рівні 1-10 ГДК нижчий допустимого вмісту. Плоди суниці, вирощені в умовах забруднення ясно-сірого лісового ґрунту та чорнозему опідзоленого свинцем на рівні 1-10 ГДК, відповідають санітарно-гігієнічним нормативам і є придатними до споживання. Концентрація кадмію у плодах суниці, вирощеної при забрудненні ясно-сірого ґрунту на рівні 5, 10 ГДК та чорнозему опідзоленого 10 ГДК, перевищує встановлені допустимі його норми в плодово-ягідній продукції.

11. Встановлена залежність між виносом свинцю та кадмію та типом забрудненого ґрунту. Винос свинцю з кореневмісного шару за рахунок міграції за профілем ясно-сірого ґрунту 2,9-31,2 %, чорнозему опідзоленого 0,6-11,2 %. Міграція кадмію за профілем ясно-сірого ґрунту 11,5-35,4 %, чорнозему опідзоленого - 0,5-9,2 % від внесеної кількості.

12. У діапазоні досліджуваних концентрацій винос рослинами суниці свинцю з кореневмісного шару для ясно-сірого ґрунту - 0,03-0,07 %, для чорнозему опідзоленого - 0,02-0,04 %. Винос рослинами кадмію з шару 0-20 см ясно-сірого ґрунту 0,17-0,54 %, чорнозему опідзоленого - 0,06-0,17 %.

Пропозиції виробництву:

1. Для зменшення надходження іонів свинцю та кадмію в рослини на забруднених ясно-сірих ґрунтах і чорноземах опідзолених західного Лісостепу України необхідно підтримувати показники буферних властивостей ґрунту в оптимальних межах, що забезпечує перехід забруднювачів із рухомих у фіксовані форми.

2. Для агрозон західного Лісостепу України, розташованих поблизу джерел з техногенними викидами при рівні забруднення ясно-сірих лісових ґрунтів свинцем більше 5 ГДК, кадмієм - більше 1 ГДК, ґрунтів чорноземного типу - кадмієм 5 ГДК і більше, пропонується виведення орних земель із сільськогосподарського використання з метою отримання екологічно-чистої ягідної продукції.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Снітинський В., Лозовицька Т., Воробець Н. Вплив забруднення ґрунту свинцем і кадмієм на фотосинтетичний апарат суниці ананасної (Fragaria ananassa Duch.) // Вісник Львівського державного аграрного університету. Серія "Агрономія". - 2004. - №8. - С. 3-7. (Особистий внесок: виконання експериментальної частини, статистична обробка результатів та їх аналіз).

2. Лозовицька Т. Нагромадження свинцю і кадмію рослинами суниці ананасної (Fragaria ananassa Duch.) та вплив цих металів на якість плодів // Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія "Агрономія і біологія". - 2004. - Випуск 6 (9). - С. 99-101.

3. Лозовицька Т. Особливості нагромадження іонів свинцю та кадмію рослинами суниці ананасної (Fragaria ananassa Duch.), вирощеної в умовах забруднення цими металами ґрунту // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Гжицького. - 2005. - Т. 7 (№1), Ч. 1. - С. 89-94.

4. Снітинський В., Лозовицька Т., Якобенчук В. Вміст і розподіл свинцю та кадмію в ґрунтах західного Лісостепу України // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Гжицького. - 2006. - Т. 8 (№2), Ч. 4. - С. 147-151. (Особистий внесок: виконання експериментальної частини, статистична обробка результатів та їх аналіз).

5. Лозовицкая Т. Водный статус и накопление ионов свинца и кадмия растениями земляники ананасной (Fragaria ananassa Duch.) при выращивании на почве с избытком этих металлов // Тезисы докладов ХV Коми республиканской молодежной конференции "Актуальные проблемы биологии и экологии", 19-23 апреля 2004г. - Сыктывкар. - С. 159-160.

6. Лозовицька Т. Зміна концентрації пігментів та інтенсивності фотосинтезу у листках суниці ананасної (Fragaria ananassa Duch.) за впливу іонів свинцю та кадмію // Тези ІІ Міжнародної конференції "Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти", 18-21 серпня 2004р. - Львів: Вид-во "Сполом". - С. 323.

7. Лозовицька Т. Фітоміграція свинцю і кадмію із забрудненого цими металами ґрунту // Збірка матеріалів Всеукраїнської конференції молодих вчених "Сучасні проблеми екології", 7-9 жовтня 2004р. - Запоріжжя. - С. 70-72.

8. Лозовицька Т. Міграція свинцю та кадмію в модельному агробіоценозі // Тези доповідей І Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів "Молодь і поступ біології", 11-14 квітня 2005р. - Львів: Вид-во "Сполом". - С. 97.

9. Лозовицька Т.М. Ріст і продуктивність суниці ананасної (Fragaria ananassa) в умовах забруднення ґрунту свинцем і кадмієм // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції "Екологічні дослідження у промислових регіонах України", 8-9 листопада 2005р. - Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ. - С. 54-55.

АНОТАЦІЯ

Лозовицька Т.М. Міграційні та екотоксикологічні властивості свинцю і кадмію в системі "ґрунт-рослина" в умовах західного лісостепу України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія - Дніпропетровський державний аграрний університет, 2006.

Дисертацію присвячено дослідженню міграційної здатності свинцю і кадмію в системі "ґрунт-рослина", фітотоксичної дії важких металів на суницю ананасну (Fragaria ananassa Duch.).

Встановлено особливості переміщення та локалізації свинцю і кадмію в ясно-сірому лісовому ґрунті та чорноземі опідзоленому при змодельованих рівнях забруднення. Показано, що трансформація та міграція сполук металів за профілем визначається фізико-хімічними властивостями ґрунтів.

Вивчена фітотоксична дія свинцю та кадмію при забрудненні ґрунту на рівні 1, 5, 10 ГДК на ріст і розвиток суниці. Виявлена негативна дія іонів Pb2+ та Cd2+ на показники водного режиму, фотосинтетичної активності листків суниці. Проаналізовано особливості надходження та розподілу важких металів в рослині. Показано, що концентрація свинцю в надземних органах в 6-10 разів менша концентрації в коренях, кадмію - в 3-7 разів. Встановлено, що свинець і кадмій конкурують з необхідними рослині металами, порушуючи їх надходження. Виявлено характер впливу забруднення ґрунтів свинцем і кадмієм на урожай суниці та його якість.

Розраховано баланс важких металів в системі "ґрунт-рослина". Встановлена залежність між виносом металів та типом забрудненого ґрунту. Рухомість кадмію в системі "ґрунт-рослина" більша в 1,2-7 разів у порівнянні зі свинцем.

Для зменшення надходження іонів Pb2+ та Cd2+ в рослини на забруднених ясно-сірих ґрунтах і чорноземах опідзолених західного Лісостепу України рекомендується підтримувати показники буферних властивостей ґрунту в оптимальних межах, що забезпечує перехід забруднювачів із рухомих у фіксовані форми.

Ключові слова: свинець, кадмій, система "ґрунт-рослина", ясно-сірий лісовий ґрунт, чорнозем опідзолений, суниця ананасна, урожай, якість продукції, міграція, баланс важких металів.

АННОТАЦИЯ

Лозовицкая Т.Н. Миграционные и экотоксикологические свойства свинца и кадмия в системе "почва-растение" в условиях западной лесостепи Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология - Днепропетровский государственный аграрный университет, 2006.

Диссертация посвящена исследованию миграционной способности свинца и кадмия в системе "почва-растение", фитотоксического действия тяжелых металлов на землянику ананасную (Fragaria ananassa Duch.).

Установлены особенности перемещения и локализации свинца и кадмия в светло-серой лесной почве и черноземе оподзоленном на смоделированных уровнях загрязнения. Проанализирована эколого-геохимическая устойчивость исследованных почв. Показано, что трансформация и миграция соединений металлов по профилю определяется физико-химическими свойствами почв.

Изучено фитотоксическое действие свинца и кадмия при загрязнении почвы на уровне 1, 5, 10 ПДК на рост и развитие земляники. Обнаружено отрицательное действие ионов Pb2+ и Cd2+ на показатели водного режима, фотосинтетической активности листьев земляники. Проанализированы особенности поступления и распределения тяжелых металлов в растении. Показано, что концентрация свинца в надземных органах в 6-10 раз меньше концентрации в корнях, кадмия - в 3-7 раз. Установлено, что свинец и кадмий конкурируют с необходимыми растению металлами. Тяжелые металлы нарушают поступление цинка, железа, кальция, калия.

Проанализирован характер влияния загрязнения почв свинцом и кадмием на урожай земляники и его качество. Установлено, что ягоды земляники, выращенной в условиях загрязнения исследуемых почв свинцом на уровне 1, 5, 10 ПДК, отвечают санитарно-гигиеническим требованиям. Продукция, выращенная на загрязненной кадмием светло-серой лесной почве на уровне 5, 10 ПДК и черноземе оподзоленном 10 ПДК, не допускается к употреблению.

Рассчитан баланс тяжелых металлов в системе "почва-растение". Установлена зависимость между выносом металлов и типом загрязненной почвы. Подвижность кадмия в системе "почва-растение" выше в 1,2-7 раз по сравнению со свинцом.

Для уменьшения поступления ионов Pb2+ и Cd2+ в растения на загрязненных светло-серых лесных почвах и черноземах подзолистых западной Лесостепи Украины рекомендуется поддерживать показатели буферных свойств почвы в оптимальных границах, которые обеспечивают переход загрязнителей из подвижных в фиксированные формы.

Ключевые слова: свинец, кадмий, система "почва-растение", светло-серая лесная почва, чернозем оподзоленный, земляника ананасная, урожай, качество продукции, миграция, баланс тяжелых металлов.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены