Рухомість кадмію в ґрунтах Лівобережного Лісостепу та Степу України та його транслокація до злакових культур і соняшнику

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний науковий центр

“Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського”

УДК 631.6.02; 631.415.12

06.01.03 - агроґрунтознавство і агрофізика

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

РУХОМІСТЬ КАДМІЮ В ҐРУНТАХ ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ ТА СТЕПУ УКРАЇНИ ТА ЙОГО ТРАНСЛОКАЦІЯ ДО ЗЛАКОВИХ КУЛЬТУР І СОНЯШНИКУ

Семенов Дмитро Олександрович

Харків - 2009



Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному науковому центрі “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського”

Науковий керівник доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Мірошниченко Микола Миколайович, Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського”, заступник директора з наукової роботи

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор Балаєв Анатолій Джалілович, Національний університет біоресурсів і природокористування України, завідуючий кафедрою ґрунтознавства та екології ґрунтів імені М.К. Шикули

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Ладних Володимир Якович, провідний науковий співробітник лабораторії родючості зрошуваних і солонцевих ґрунтів Національного наукового центру “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського”

Захист відбудеться “18” грудня 2009 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 у Національному науковому центрі “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського” за адресою: м. Харків, вул. Чайковського, 4

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного наукового центру “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського” за адресою м. Харків, вул. Чайковського, 4

Автореферат розісланий “17” листопада 2009р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Шимель В.В.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми визначається високою токсичністю кадмію, його значною рухомістю у ґрунтах, здатністю майже безперешкодно потрапляти до продуктивної частини рослин і далі, до організму людини. Особливої актуальності транслокація кадмію має для соняшнику - культури взагалі малодослідженої у цьому відношенні, і злаків - рослин, що завдяки своїм кореневим виділенням здатні значно посилювати рухомість цього елементу.

Ґрунти України в цілому мають досить високий фоновий вміст валового кадмію (0,3-0,8 мг/кг ґрунту). На цьому фоні збільшення рухомості Cd, яке може відбуватися завдяки різним факторам (ґрунтової або рослинної природи) спричинює посилення транслокації цього небезпечного елементу і забруднення сільськогосподарської продукції. Тому, питання нормування забруднення ґрунтів є принципово важливими як для оцінки екологічної небезпеки, так і для встановлення допустимих меж антропогенного навантаження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дослідження за темою дисертації виконувалися протягом 2004-2008 рр. згідно планів науково-дослідних робіт лабораторії охорони ґрунтів від техногенного забруднення Національного наукового центру “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського” і були складовою частиною НТП УААН “Родючість і охорона ґрунтів” 2001-2005 рр., завдання 02.01 “Розробити критерії, нормативну базу з оцінки небезпеки техногенно забруднених ґрунтів та технології їх меліорації” (№ ДР 0101U006048) та НТП УААН 01 “Родючість, охорона і екологія ґрунтів” 2006-2010 рр., завдання 01.02.03-022 “Розробити агрогеохімічне районування ґрунтів України та методологію діагностики стану хімічних елементів (мікроелементи, важкі метали) в системі ґрунт - рослина як основи оптимізації мікроелементного складу рослинницької продукції” (№ ДР 0106U004786).

Мета і завдання дослідження

Основна мета роботи полягає у встановленні закономірностей просторової варіабельності вмісту кадмію у ґрунтах Лівобережного Лісостепу і Степу, виявленні провідних умов, що визначають рухомість цього елементу в ґрунті та його надходження до рослинницької продукції.

Досягнення мети буде здійснюватися вирішенням таких задач:

визначення фонового вмісту рухомих та міцно фіксованих форм кадмію у ґрунтах лівобережної частини Лісостепової та Степової зон України;

встановлення закономірностей радіального і латерального розподілу кадмію у ґрунтах Лівобережжя Лісостепу та Степу України, та факторів, що його визначають. рослинницький кадмій ґрунт рухомість

встановлення зв'язку фонового вмісту міцнофіксованих і рухомих форм кадмію у ґрунтах з їх основними властивостями (гранулометричним складом, вмістом гумусу, кислотністю тощо);

встановлення вмісту Cd у рослинах зернових колосових культур та соняшнику та чинників, що його обумовлюють;

оцінка варіабельності вмісту Cd у рослинах, обумовленої видовими і сортовими відмінностями;

встановлення впливу техногенного забруднення на надходження кадмію в сільськогосподарські рослини та удосконалення заходів з контролю за накопиченням цього елемента.

Об'єкт дослідження - рухомість кадмію у ґрунтах і його транслокація до рослин.

Предмет дослідження - фактори, що обумовлюють рухомість кадмію у ґрунтах лівобережного Лісостепу та Степу України та транслокацію цього елементу до рослин.

Методи дослідження: польовий - для встановлення впливу вмісту кадмію в ґрунті на його накопичення у с.-г. культурах, лабораторний - для визначення фізичних, хімічних та фізико-хімічних властивостей ґрунтів та вмісту Cd в ґрунтах і рослинах, статистичний - для встановлення достовірності результатів досліджень та точності проведення дослідів.

Наукова новизна одержаних результатів роботи полягає у встановленні впливу основних властивостей ґрунтів на процеси формування рухомості кадмію у ґрунтах та його транслокацію до рослин злаків і соняшнику на незабруднених і забруднених територіях. Вперше в умовах Лівобережної частини лісостепової і степової зон України порівняно значення ґрунтової і рослинної складової у цьому процесі, доведено можливість суттєвого посилення рухомості кадмію у ґрунті під дією озимої пшениці. Встановлено закономірності радіального та латерального розподілу цього елементу в ґрунтах Лівобережжя Лісостепу та Степу України та накопичення Cd у с.-г. рослинах.

Практичне значення одержаних результатів полягає у встановленні параметрів фонового вмісту рухомих форм кадмію у ґрунтах Лівобережного Лісостепу та Степу України, які необхідні для об'єктивної оцінки ступеня їх забруднення та встановлення гранично-допустимих меж техногенного навантаження. За результатами дисертаційної роботи розроблено нормативи граничного вмісту кадмію у насінні соняшнику, які затверджено Міністерством аграрної політики України у Настанові 01.1-37001:2006 від 20.09.2006 р.

Особистий внесок здобувача полягає в опрацюванні та узагальненні літературних джерел за темою дисертаційної роботи, проведенні польових, модельних дослідів, а також експедиційних та лабораторних досліджень. Автором були опрацьовані та математично обчислені отримані результати, які були використані у розробці нормативів вмісту кадмію у насінні соняшнику.

Апробація результатів досліджень. Результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 50-річчю створення ННЦ “ІґА імені О.Н. Соколовського” (м. Харків, 2006 р.); на міжнародній конференції “Молодежь в науке” (м. Мінськ, 2007 р.); на міжнародній науково-практичній конференції “Інновації для сільського господарства” (м. Житомир, 2009 р.).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 10 наукових праць, з яких 4 у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, семи розділів, пропозицій виробництву, додатків та переліку посилань. Загальний обсяг роботи становить 191 сторінку, з яких 132 основного тексту. Її ілюстровано 35 малюнками, 17 таблицями та 4 додатками. Список використаних літературних джерел становить 170 найменувань, 29 з яких латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Фактори накопичення, міграції та транслокації кадмію в системі “ґрунт - рослина”

Нині до навколишнього середовища надходить близько 500 тисяч різного роду хімічних речовин (Н.А. Черных, 1991), але особливе місце серед них займають важкі метали (ВМ). Вони є однією з пріоритетних груп забрудників, джерелом яких є викиди індустріальних підприємств (В.В. Добровольский, 1997). Надходження важких металів, яке пов'язане з діяльністю людини, значно переважає за обсягами їхні природні джерела (В.А. Большаков, 1991). Цe є дуже важливим і для нашої держави, оскільки важкими металами забруднена значна частина території України. Переважно, це індустріально розвинені регіони Донбасу та Середнього Придніпров'я (В.В. Медведев, И.В. Плиско, 2006). Особливої актуальності забруднення ВМ набуває саме для ґрунтів, оскільки вони є головним депонентом техногенних мас ВМ (В.В. Добровольский, 1999, А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас, 1989).

Забруднення ґрунтів кадмієм (Cd) становить особливу загрозу, оскільки цей елемент негативно вирізняється серед інших ВМ своєю високою рухомістю у ґрунтах і значною токсичністю (Д.Н. Липатов и др., 2006, М.С. Соколов, 1995). Для цього металу також характерна значна латеральна та радіальна міграція в ґрунтах (Ю.М. Дмитрук, 2006). При потраплянні ВМ до ґрунту саме його якісні характеристики впливають на їхню подальшу поведінку. На слабо буферних ґрунтах негативний вплив цих речовин на рослини є значно сильнішим у порівнянні із високо буферними (М.М. Мірошниченко, 2002). Багатьма авторами відмічається винятковий вплив властивостей ґрунтів на їх насиченість Cd та накопичення цього металу в рослинах (А.І. Фатєєв, Я.В. Пащенко, 2003, Р.С. Трускавецький, 2003, В.Б. Ильин, 1980). Проте рослини, в свою чергу, здатні контролювати транслокацію Cd (С.Е. Головатый, 2002, Б.А. Ягодин, 1989) та його рухомість в ґрунтах (Ю.В. Алексеев, 2003, R. Volker, A. Fikry, 2000) завдяки своїм видовим та сортовим особливостям.

Встановлено, що дані стосовно вмісту Cd в ґрунтах України є здебільшого фрагментарними і нерідко були одержані за різними методиками. Відомості стосовно впливу ґрунтових властивостей на рухомість Cd в системі “ґрунт - рослина” мають суперечливий характер через багатофакторність ґрунтово-кліматичних умов та різну толерантність самих рослин, до того ж антропогенне надходження цього металу вносить значні корективи у встановлені закономірності.

Умови, об'єкти і методика досліджень. Дослідження з вивчення вмісту та рухомості кадмію в ґрунтах Лівобережного Лісостепу та Степу України та його накопичення у рослинах проводили шляхом експедиційних грунтово-геохімічних обстежень, мікропольового і двох вегетаційних дослідів.

Дослідження в натурних умовах. Для визначення вмісту рухомих та міцнофіксованих форм Cd в ґрунтах Лівобережного Лісостепу та Степу України та накопичення цього елементу в рослинах злакових культур і соняшнику, а також для визначення впливу основних ґрунтових властивостей на ці показники було проведено обстеження як фонових територій (мережа спостережень у північно-південному напрямі з щільністю 1 площадка на 10 км), так і ареалів із значним техногенним навантаженням (на прикладі районів впливу Зміївської ДРЕС Харківської області та міст Костянтинівка і Маріуполь Донецької області). Загальна кількість пробних площадок, де відбирали сполучені зразки ґрунтів і рослин, становить 235.

Мікропольовий дослід. Дослідження проводили у 2004-2007 роках на Коротичанському дослідному полі ННЦ “ІГА імені О.Н. Соколовського”. Ґрунт - чорнозем опідзолений важкосуглинковий (рН водний 5,7, вміст гумусу 2,9%, фізичної глини 45,1%, фоновий вміст Cd 0,8 мг/кг ґрунту). Моделювали різні рівні вмісту кадмію у ґрунті: 1; 1,5; 2; 3 та 5 регіональних кларків (0,8; 1,2; 1,6; 2,4 та 4 мг/кг ґрунту відповідно) шляхом внесення розчину сульфату цього металу Дослід проводили у поліетиленових посудинах без дна розміром 60 Ч 60 Ч 40 см, двома блоками - висівали соняшник сорту “Світоч” та озиму пшеницю сорту “Харус”. Повторність досліду чотириразова.

Схема мікропольового досліду: 1) контроль (фоновий ґрунт) - валовий вміст Cd 0,8 мг/кг; 2) контроль + Cd 0,4 мг/кг; 3) контроль + Cd 0,8 мг/кг; 4) контроль + Cd 1,6 мг/кг; 5) контроль + Cd 3,2 мг/кг.

Вегетаційний дослід № 1. Для встановлення впливу ґрунтових властивостей на вміст рухомих та міцнофіксованих форм кадмію (витяжки амонійно-ацетатним буфером з рН 4,8 та 1н HCl відповідно) у зонах Лісостепу та Степу України було відібрано 27 зразків фонових ґрунтів і порід різного генезису, контрастних за параметрами вмісту гумусу (0,2 - 7,5 %), фізичної глини (17,4 - 66,7 %) і рН (4,9 - 8,2), які представлені дерновими, лучно-чорноземними, сірими лісовими і темно-сірими опідзоленими ґрунтами, чорноземами опідзоленими, типовими, звичайними та південними, а також лесом. Схема досліду: 1) контроль (фоновий ґрунт); 2) ґрунт забруднений Cd 3 мг/кг. Дослід проводили у дренованих поліетиленових посудинах об'ємом 1,4 дм3. Культура - овес на зелену масу, сорт “Мирний”. Повторність триразова.

Вегетаційний дослід № 2 проводили для встановлення впливу реакції ґрунтового середовища на рухомість кадмію у ґрунті та накопичення його у рослинах, а також для встановлення водно-міграційної здатності цього металу. Ґрунт - чорнозем типовий важкосуглинковий на лесі (3,4 % гумусу, рН водний 7,1, вміст фізичної глини 51,2%, Нг 1,3 мекв/100г ґрунту).

Схема досліду: 1) Контроль (фоновий ґрунт); 2) ґрунт підкислений до рівня 5Нг; 3) ґрунт забруднений сполуками ВМ на рівні 5 кларків; 4) Варіант 3 + підкислення до рівня 5Нг; 5) ґрунт забруднений сполуками ВМ на рівні 3 кларків + підкислення до рівня 2Нг. Дослід проводили у дренованих поліетиленових посудинах об'ємом 1,4 дм3 із ємностями для збору елюату. тест-культурами були озима пшениця сорту “Харус” (2005 рік) та ячмінь сорту “Вакула”(2006 рік) на зелену масу. Повторність досліду триразова.

Аналітичне визначення основних параметрів досліджуваних ґрунтів проводили за такими методиками: гранулометричний склад за методом піпетки в модифікації Качинського (ДСТУ 4730:2007), загальний уміст гумусу за Тюріним (ДСТУ 4289:2004), рН водної витяжки за ГОСТ 26423-85, рН сольової витяжки з ґрунту за ГОСТ 26484-85, визначення гідролітичної кислотності за методом Каппена в модифікації ЦИНАО (ГОСТ 26212-91), ємність поглинання ґрунту за ММВ 31-497058-022-2005. Вміст рухомих форм кадмію визначали в ацетатно-амонийній буферній витяжці з рН 4,8 за ДСТУ 4770.3:2007, вміст його міцнофіксованих форм - у витяжці 1н НСl за МВВ 31-497058-015-2003. Вміст кадмію у рослинних пробах визначали за ГОСТ 26929-94 після мінералізації за ГОСТ 26929-86, у елюаті - після випаровування та розчинення у 10 % HCl. Аналітичне визначення концентрації у підготовлених пробах проводили атомно-абсорбційним методом з полуменевою атомізацією на приладах С-115М і Сатурн-4. Обробка отриманих результатів проводилась за допомогою програм Exel, STATISTICA та пакету Новікова.

ПРОСТОРОВИЙ РОЗПОДІЛ КАДМІЮ В ҐРУНТАХ і досліджуваних рослинах в межах ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ ТА СТЕПУ УКРАЇНИ

Просторовий розподіл досліджуваних форм кадмію у ґрунтах. У ґрунтах Лівобережного Лісостепу і Степу України вміст рухомого Cd в шарі 0 - 25 см в середньому дорівнює 0,12 мг/кг із коливаннями від 0,01 до 0,35, а кількість міцнофіксованих форм цього металу становить в середньому 0,32 мг/кг із варіюванням від 0,06 до 0,97. Проте, не дивлячись на досить значну варіабельність, розподіл вмісту цього екотоксиканту в ґрунтах визначається географічними та літологічними закономірностями. Найнижчий вміст Cd був визначений у сірих лісових та темно-сірих опідзолених ґрунтах та в ґрунтах із легким гранулометричним складом. Кількість рухомих форм в середньому становить 0,06±0,02 мг/кг. Чорноземи опідзолені та типові мають вже порівняно вищий вміст цього металу (0,08±0,04 мг/кг із коливаннями від 0,03 до 0,15 та 0,09±0,05 мг/кг із коливаннями 0,03 до 0,26 відповідно). Особливо вирізняються в цьому відношенні ґрунти південного сходу України, які представлені чорноземами звичайними та південними. Через геохімічні особливості цього регіону вони мають підвищений вміст як рухомого, так і міцнофіксованого кадмію. Середній вміст доступних форм Cd у цих ґрунтах становить 0,13±0,07 мг/кг із варіюванням від 0,01 мг/кг до 0,35 мг/кг, що перевищує раніше відомі фонові значення за цим показником. Особливістю ґрунтів цього регіону є в певному розумінні їхній двоякий вплив на рухомість цього пріоритетного екотоксиканту. З одного боку вони мають підвищений фоновий вміст Cd, завдяки геохімічній будові території, з другого - високий вміст фізичної глини, а також слаболужна реакція ґрунтового розчину є факторами надійного закріплення цього металу. У значній мірі варіабельність за вмістом кадмію зумовлена техногенним забрудненням ґрунтів у цій індустріально розвиненій зоні, про що свідчить значна кількість грубих викидів із встановлених меж вмісту цього елементу, що особливо стосується чорноземів звичайних і південних (рис. 1).

Підвищений вміст кадмію також характерний для ґрунтів, формування яких відбувалося під впливом гідроморфізму, наприклад у чорноземах лучних. Кількість рухомого кадмію в них сягає 0,12±0,08 мг/кг із коливанням від 0,05 мг/кг до 0,20 мг/кг. Дещо нижчим є вміст кадмію у темно-каштанових ґрунтах, які розташовані у Північному Криму. Середній вміст рухомих сполук цього металу у даних ґрунтах сягає 0,11±0,05 мг/кг із коливанням від 0,07 мг/кг до 0,19 мг/кг.

За наведеними даними можна зробити висновок, що вміст як рухомих, так і міцнофіксованих форм кадмію у лівобережній частині степової зони України вищий, ніж лісостепової. Кількість рухомого Cd у Лісостепу становить в середньому 0,08 мг/кг із інтервалом значень від 0,03 мг/кг до 0,26 мг/кг, а у Степу цей показник складає в середньому 0,13 мг/кг із коливанням від 0,01 мг/кг до 0,35 мг/кг. Ще більш істотно відрізняються значення вмісту міцнофіксованих форм: 0,18 мг/кг (min = 0,09 мг/кг, max = 0,58 мг/кг) та 0,36 мг/кг (min = 0,06 мг/кг, max = 0,97 мг/кг відповідно). Істотність різниці між вмістом Cd у ґрунтах цих зон статистично доведена за допомогою критерію Ст'юдента (t), значення якого дорівнюють для рухомих форм 6,25, для міцнофіксованих 8,18, що значно перевищує табличне значення 1,96.

Радіальний розподіл рухомих форм кадмію у ґрунтах та його міграція у ландшафті. Рухомість МЕ у ґрунтах визначається не лише вмістом їхніх рухомих та міцнофіксованих сполук. Показником міграційної здатності будь якого елементу може бути його перерозподіл за елементами рельєфу та у профілі ґрунту. Наші дослідження схилових ландшафтів показали, що вміст рухомого кадмію на дні балок істотно збільшувався у порівнянні зі схилами (табл. 1). Це може свідчити про здатність рухомих форм цього металу мігрувати за елементами рельєфу.

Таблиця 1 - Розподіл рухомих форм кадмію за елементами рельєфу

Ґрунти	Положення у ландшафті	Вміст Cd, мг/кг
		у ґрунті (0-25 см)	у рослинах*
Темно-сірий опідзолений	Верх схилу	0,03	0,101
	Середина схилу	0,04	0,111
	Нижня частина схилу	0,06	0,191
	Дно балки	0,07	0,201
Чорнозем звичайний	Верх схилу	0,04	0,312
	Середина схилу	0,03	0,432
	Дно балки	0,06	0,522

1 - у зерні жита, 2 - у насінні соняшнику.*

Це явище має істотний вплив на надходження Cd до сільськогосподарських культур. Рослини збільшували поглинання кадмію відповідно вмісту його рухомих форм у ґрунтах катени: жита - у два рази - до 0,20 мг/кг (за гранично-допустимої концентрації для зернових 0,1 мг/кг), соняшнику з 0,31 до 0,52 мг/кг (за орієнтовно-допустимої концентрації 0,4 мг/кг).

Фактори ґрунтотворення та зовнішні чинники впливають не лише на просторовий розподіл МЕ, а й визначають їхню міграцію у профілі ґрунту. Перерозподіл ВМ у чорноземних ґрунтах пов'язаний із диференціацією їх профілю за вмістом гумусу, мулистої фракції та карбонатів. Після узагальнення отриманих даних за вмістом рухомих форм кадмію у ґрунтах Лісостепу і Степу України було встановлено, що вищезгадані ґрунти мають у шарі 0 - 50 см два максимуми за вмістом цього елементу, з коливаннями в межах від 0,06 до 0,37 мг/кг. Перший з них спостерігається в орному шарі та становить 0,19 мг/кг ґрунту, другий - на глибині 45 - 50 см, де вміст кадмію сягає 0,24 мг/кг. Верхній горизонт акумуляції має органогенне або антропогенне походження, другий - співпадає з ілювіальним або карбонатним горизонтом.

ВПЛИВ ҐРУНТОВИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НА РУХОМІСТЬ КАДМІЮ в ґрунті

Вплив гранулометричного складу ґрунту. На думку переважної більшості вчених, забезпеченість ґрунтів МЕ в першу чергу залежить від гранулометричного складу порід, на яких вони утворились. Нами встановлено, що залежно від гранулометричного складу для вмісту міцнофіксованих та рухомих форм кадмію були властиві порогові зміни діапазону коливань (рис 2).

На відносно легких ґрунтах (до 40% фізичної глини) середній вміст сполук цього металу, які вилучаються ААБ рН 4,8, становить 0,08±0,03 мг/кг із варіабельністю 0,03-0,15. За більшого вмісту фізичної глини вміст таких форм Cd підвищується - середнє становить 0,12±0,07 мг/кг в інтервалі 0,01-0,35. Для міцнофіксованих форм кадмію також характерні аналогічні зміни. За вмісту фізичної глини менше 40 % інтервал концентрацій цих форм Cd становить 0,12-0,58 мг/кг із середнім значенням 0,17±0,10 мг/кг. Збільшення вмісту фізичної глини понад 40 % забезпечує збільшення вмісту потенційно доступного кадмію - інтервал становить 0,06-0,97 мг/кг ґрунту із середнім значенням 0,34±0,19 мг/кг. Між цими інтервалами існує істотна різниця за вмістом вказаних форм кадмію, достовірність якої доведено за допомогою критерію Ст'юдента (t), значення якого для міцнофіксованих сполук Cd становить 6,97, для рухомих - 5,58.

Вплив ґрунтової кислотності. ґрунтова кислотність безпосередньо впливала на рухомість кадмію лише за значного вмісту цього металу в ґрунті, за фонових умов достовірного впливу на вміст рухомих сполук Cd зафіксовано не було. Проте рН ґрунту визначає вплив інших властивостей на вміст цього елементу ґрунті. Встановлено, що за рН водного понад 7,2 гранулометричний склад не впливає на розподіл як рухомих, так і міцнофіксованих форм цього металу, але з переходом цього показника в інтервал значень менше 7,2 між цими ґрунтовими властивостями з'являється слабка, проте достовірна залежність (табл. 2).

Таблиця 2 - Значення коефіцієнтів кореляції (r) між вмістом досліджуваних форм кадмію, гумусу та часточок фізичної глини у ґрунтах

Властивості	За рНH2O > 7,2	За рНH2O < 7,2
	Рухомі форми Cd	Міцно-фіксовані форми Cd	Рухомі форми Cd	Міцно-фіксовані форми Cd
Фізична глина (17,4-71,5 %)	0,00	0,06	0,32*	0,53*
Гумус (0,8-6,8 %)	0,18	0,15	0,41*	0,50*
Рухомі форми Cd	1,00	0,50*	1,00	0,64*
Міцнофіксовані форми Cd	0,50*	1,00	0,64*	1,00

жирним шрифтом наведені достовірні значення r*.

Так само посилюється і взаємозв'язок вмісту досліджуваних форм кадмію із гумусованістю ґрунтів. За лужних значень рН вміст гумусу не впливає на кількість рухомих (r = 0,18) та міцно фіксованих сполук цього металу (r = 0,15). Проте, при зміні рН ґрунту в сторону більш низьких значень, між цими показниками з'являється достовірний зв'язок - коефіцієнт кореляції відповідно дорівнює 0,41 та 0,50. Наведені результати свідчать про те, що за високих значень рН водного (> 7,2) реакція ґрунтового середовища нівелює вплив інших властивостей ґрунтів на вміст як рухомих, так і міцнофіксованих форм кадмію, що пов'язане із розчинністю сполук цього металу. В лужному середовищі можливе утворення гідрооксидів і карбонатів кадмію, тобто його найменш розчинних сполук.

ВПЛИВ ҐРУНТОВИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НА НАКОПИЧЕННЯ КАДМІЮ В РОСЛИНАХ

Вплив гранулометричного складу. Ґрунтова гранулометрія обумовлює й порогові зміни накопичення кадмію в кінцевій продукції соняшнику. За вмісту у ґрунті часточок фізичної глини до 45% кількість цього металу в насінні становить 0,20±0,13 мг/кг, збільшення вмісту фізичної глини обумовлює посилення транслокації Cd - концентрація цього металу досягає 0,30±0,14 мг/кг сухої ваги (верхня межа коливань свідчить про перевищення встановленої ОДК для цієї культури).

Для розрахованих інтервалів характерна істотно різна сила взаємозв'язку гранулометричного складу ґрунтів із надходженням цього елементу до рослин. За умов, коли вміст фізичної глини не перевищував 45%, спостерігалося посилення транслокації Cd до насіння соняшнику, тіснота кореляції становила 0,63. З перевищенням цього значення залежність між цими показниками зникає, і коефіцієнт r дорівнює -0,02.

Вплив ґрунтової кислотності. Реакція середовища здійснювала пороговий вплив на транслокацію кадмію до рослин. В інтервалі значень рН 4,9-7,1 зменшення кислотності призводило до послаблення накопичення цього металу рослинами соняшнику - коефіцієнт кореляції r дорівнював -0,47. При переході значень рН через позначку 7,1 такий зв'язок стає набагато менш тісним - коефіцієнт кореляції дорівнював -0,14. Проте ґрунтова кислотність не лише безпосередньо впливала на накопичення кадмію у с.-г. рослинах, а й в значній мірі визначала дію інших чинників на цей процес. За лужних значень рН гумусованість ґрунтів та їх гранулометрія не впливали на вміст Cd в насінні соняшнику. Але за більш кислих умов збільшення вмісту гумусу та фізичної глини призводить до посилення транслокації Cd в рослини (табл. 3).

Таблиця 3 - Значення коефіцієнтів кореляції ґрунтових властивостей із вмістом кадмію в насінні соняшнику залежно від рН ґрунту

Ґрунтові властивості	7,1-8,2	4,9-7,1
рН водний	-0,14	-0,47*
Фізична глина	0,08	0,52*
Гумус	0,13	0,57*

Жирним наведені достовірні значення r*.

ВПЛИВ ВИДОВИХ І СОРТОВИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ КУЛЬТУР НА РУХОМІСТЬ КАДМІЮ В СИСТЕМІ “ҐРУНТ - РОСЛИНА”

Вплив сортових чинників. Накопичення ВМ у рослинах залежить від багатьох факторів, основними з яких вважають вид вирощуваної культури, вміст металу у середовищі росту, кислотність, гранулометричний склад ґрунту, вміст гумусу та інших. Проте, разом із цим значний вплив на накопичення кадмію мають і сортові особливості культур. Виняткове значення це має для соняшнику, який здатний інтенсивно поглинати мікроелементи із великого об'єму ґрунту завдяки розвиненій кореневій системі. У лівобережній частині лісостепової та степової зон України вміст Cd у насінні цієї культури в багатьох випадках перевищує ОДК, яке становить 0,4 мг/кг. Зокрема, встановлено, що вміст кадмію у насінні рослин, які вирощували на одному ґрунті господарства “Елітне” Харківської області, відрізняється більш ніж у два рази - від 0,12 до 0,27 мг/кг сухої ваги. Водночас, за результатами експедиційних досліджень, вміст кадмію у насінні соняшника гібриду Світоч, який вирощували у Харківській і Донецькій областях, коливався від 0,11 до 0,17 мг кадмію на кг сухої ваги. Одержані дані дозволяють порівняти відносну значимість ґрунтової та рослинної складових в накопиченні кадмію рослинами соняшнику. Вирощування сортів, які здатні посилено поглинати кадмій на ґрунтах із значним вмістом цього елементу може призводити до його надлишкового накопичення в рослинницькій продукції. Це неодмінно треба враховувати при створенні нових сортів і гібридів та районуванні їх у окремих регіонах України.

Вплив видових особливостей культур на рухомість кадмію в ґрунті. Істотне значення у посиленні рухомості металів у системі ґрунт-рослина мають певні фізіологічні особливості вирощуваних культур. Злакові рослини здатні поглинати Cd із важкорозчинних сполук завдяки своїм кореневим виділенням, а соняшник, в свою чергу, може посилено поглинати кадмій завдяки розвиненій кореневій системі. За результатами мікропольового досліду встановлено, що на протязі 3 років досліджень озима пшениця достовірно збільшувала вміст рухомих форм кадмію у ґрунті на варіантах мікропольового досліду, які моделювали забруднення цим елементом (рис. 3). За трирічними даними встановлено, що вміст рухомого кадмію на найбільш забрудненому варіанті досліду для озимої пшениці становить 2,39 мг/кг ґрунту, а для соняшнику ця величина значно нижча - 1,15 мг/кг ґрунту. Аналогічним чином відрізняється і вміст міцно фіксованих форм цього металу. У варіанті із озимою пшеницею вміст таких форм Cd в ґрунті становить 3,81 мг/кг, для соняшнику - 2,52 мг/кг ґрунту. Це свідчить про здатність злакових рослин підвищувати рухомість окремих елементів завдяки своїм кореневим виділенням, але така іммобілізація Cd відбувається лише за умов забруднення цим металом.

Вплив забруднення ґрунту кадмієм на його накопичення в різних органах соняшнику. У мікропольовому досліді встановлено, що підвищення вмісту кадмію у ґрунті посилює транслокацію цього елементу до різних органів соняшнику, проте достовірним таке явище на протязі всіх років дослідження було лише для насіння та коренів. Тіснота кореляції (r) між Cd у ґрунті та накопиченням його у рослинах становила: для насіння - 0,89, для стебел соняшнику - 0,78, для кошиків - 0,71 і для коренів коефіцієнт r дорівнював 0,84 за рівня імовірності р < 0,05 (рис. 4.).

Високі коефіцієнти кореляції свідчать про майже лінійний вплив валового вмісту кадмію у ґрунті на транслокацію цього екотоксиканту до рослин соняшнику. Окрім цього, для Cd властиве концентрування у кінцевій продукції, що взагалі не властиво для інших ВМ. Вміст цього металу у насінні більше, ніж удвічі перевищує його вміст у таких вегетативних органах, як стебла, кошики та коріння. Так, наприклад, за фонових умов вміст кадмію у насінні становив 0,47 мг/кг в середньому за 3 роки, а кошики, стебла та коріння накопичували цей метал у кількості 0,12, 0,17 та 0,10 мг/кг сухої ваги відповідно. Ця закономірність залишилася дійсною і за умов штучного забруднення ґрунту цим металом - за найвищого створеного вмісту Cd у насінні накопичувалося 1,02 мг/кг, у кошиках - 0,44 мг/кг, у стеблах та коренях - 0,55 мг кадмію на кг сухої ваги.

ВПЛИВ ТЕХНОГЕННОГО ФАКТОРА НА РУХОМІСТЬ КАДМІЮ В ҐРУНТІ ТА ЙОГО ТРАНСЛОКАЦІЮ ДО РОСЛИН

Для визначення пливу кадмію у складі промислових викидів на ґрунти та рослинність було проведене обстеження у 20-километровій зоні Зміївської ДРЕС (Харківська область) та заводу “Укрцинк” (Донецька область). Ґрунти цих техногенних ареалів відрізнялись за своїми властивостями - вміст гумусу 0,5-2,9 %, фізичної глини 26-55 % та рН 5,9-8,1 у Зміївському районі і 2,1-5,8 % гумусу, 32-68 % фізичної глини та рН 7,2-8,3 у Костянтинівському районі. Істотно відрізнялась кількість рухомого кадмію у ґрунтах - 0,03-0,12 та 0,20-0,55 мг/кг відповідно. Встановлено, що тіснота зв'язку між вмістом рухомих форм кадмію та накопиченням цього металу в рослинах обумовлена наявністю значного техногенного забруднення. За невисокого вмісту рухомого Cd 0,03 - 0,12 мг/кг ґрунту коефіцієнт кореляції з концентрацією цього металу у зернових культурах становить 0,03, що свідчить про відсутність будь-якої залежності. За умов значного техногенного надходження цього металу до агроекосистем, яке зафіксоване біля міста Костянтинівка, де вміст рухомих сполук Cd сягає 0,55 мг/кг ґрунту, такий взаємозв'язок значно посилюється (r = 0,71).

Також для визначення впливу техногенного забруднення кадмієм на ґрунти та с.-г. рослини нами було проведено обстеження 15-километрової зони біля потужного індустріального центру, яким є місто Маріуполь та біля відносно чистого міста Бердянськ, який має статус курорту та не має такої потужної промисловості. ґрунти цих двох ареалів були представлені чорноземами звичайними та чорноземами південними, дуже близькими за своїми властивостями. Найістотнішою відмінністю між ними був вміст кадмію у ґрунтах, завдяки значному техногенному навантаженню на агроекосистеми біля м. Маріуполя.

Встановлено, що ґрунти в зоні впливу цього міста містили більшу кількість як рухомих, так і міцнофіксованих форм Cd (табл. 4). Підвищений вміст кадмію в ґрунті разом із можливим його аеральним надходженням призводили до надлишкового накопичення цього металу у насінні соняшнику. Біля м. Бердянська середній вміст цього небезпечного забруднювача у насінні становив 0,26 мг/кг, що не виходить за межі фонових показників, а біля м. Маріуполя цей показник складав 0,37 мг/кг. Високі медіанні значення для зони м. Маріуполя свідчать про забруднення ґрунтів та рослинницької продукції, вміст кадмію у основній частині якої був на рівні ОДК та перевищував його.

Таблиця 4 - Вміст кадмію у ґрунтах та рослинах територій, прилеглих до міст Маріуполь та Бердянськ

Показники	Вміст кадмію, мг/кг
	м. Бердянськ	м. Маріуполь
	у ґрунті	у насінні соняшнику	у ґрунті	у насінні соняшнику
	ААБ 4,8	1н HCl		ААБ 4,8	1н HCl
max	0,28	0,63	0,41	0,32	0,80	0,53
min	0,05	0,20	0,11	0,05	0,14	0,23
median	0,13	0,40	0,27	0,14	0,58	0,38
середнє	0,14	0,43	0,26	0,16	0,52	0,37

Валовий вміст Cd в ґрунті є не лише головним фактором, який обумовлює вміст рухомих форм цього металу, він також визначає дію інших ґрунтових чинників на його рухомість. У вегетаційному досліді №2 встановлено, що за фонових умов рН ґрунту не впливає на вміст рухомих сполук кадмію (r = 0,06), але на варіантах із штучним забрудненням на рівні 3-5 кларків Cd вплив кислотності значно посилюється - r дорівнює -0,79 (рис. 5). Одним з найвагоміших критеріїв оцінки рухомості Cd є його водноміграційна здатність. За даними цього ж вегетаційного досліду встановлено, що за природного вмісту металу в ґрунті зниження рН не призводить до значних змін в рухомості цього елементу, але за умов забруднення ґрунту (3-5 кларків) саме вміст кадмію та кислотність обумовлюють міграцію цього металу в елюат, причому кислотність в цьому випадку є домінуючим фактором. На перший рік досліджень за забруднення ґрунту на рівні 5 кларків концентрація Cd у фільтраті майже не відрізнялася від фонових значень і становила 0,004 мг/л. Підкислення такого ґрунту в 5 разів за Нг призводить до посилення водно-міграційної здатності Cd у 410 разів, його вміст в елюаті за таких умов в середньому становить 1,64 мг/л. Для порівняння вдвічі менше надходження кадмію до ґрунту, але з підкисленням до 2 фонових значень Нг призводить до міграції цього елементу із фільтраційною водою до 0,15 мг/дм3 елюату, що є достовірно вищим фонового значення 0,009 та забрудненого до 5 кларків ґрунту з природним рівнем кислотності - 0,004 мг/дм3.



ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі визначено межі вмісту рухомих та міцнофіксованих форм Cd у ґрунтах Лівобережного Лісостепу та Степу України, виявлено особливості його транслокації до продуктивної частини зернових колосових культур та соняшнику та вплив основних ґрунтових властивостей на цей процес, встановлено закономірності формування рухомості цього елементу в системі ґрунт-рослина за фонових умов і за наявності техногенного забруднення.

1. Встановлено, що ґрунти Лівобережного Лісостепу та Степу України в середньому містять 0,12 мг/кг рухомого кадмію та 0,32 мг/кг його міцнофіксованих форм. У Лісостепу кількість рухомих та міцнофіксованих форм цього металу становить відповідно 0,08 та 0,18 мг/кг ґрунту. ґрунти степової зони, через геохімічні особливості, значно меншу вилугуваність профілю та значний техногенний вплив, володіють підвищеним вмістом цього металу - кількість рухомого Cd становить 0,13 мг/кг ґрунту, міцно фіксованого Cd - 0,36 мг/кг ґрунту.

2. Для кадмію характерна значна рухомість у сполученому геохімічному ландшафті. Встановлено, що вміст рухомих форм кадмію у ґрунтах підпорядкованих ландшафтів є значно вищим у порівнянні із плато і схилами, що призводить до посиленого надходження цього металу до продуктивної частини с.-г. культур. Посилена рухомість сполук Cd та властивості ґрунтів визначають розподіл цього елементу у профілі ґрунтів. Для нього характерні два максимуми: перший з них спостерігається в орному шарі і обумовлений біологічним та техногенним надходженням та закріпленням гумусовими речовинами, другий - на глибині 45-50 см, який пов'язаний із сорбційно-седиментаційним та карбонатним геохімічними бар'єрами.

3. Рухомість кадмію та доступність його рослинам визначається, насамперед, властивостями ґрунтів. Підвищення вмісту гумусу та фізичної глини призводить до збільшення вмісту рухомих та міцнофіксованих форм кадмію. Прямий вплив ґрунтової кислотності на цей показник не встановлений, проте саме вона виступає регулятором дії інших властивостей ґрунту. Для всіх досліджуваних ґрунтових параметрів характерний пороговий вплив на рухомість кадмію, який пов'язаний із досягненням певних значень, за яких дія ґрунтових властивостей істотно змінюється. Для ґрунтового рН порогове значення становить 7,0 - 7,2, для вмісту часточок фізичної глини - 40 - 45 %, для вмісту гумусу - 3 %.

4. Вплив ґрунтових параметрів на накопичення кадмію у с.-г. рослинах подібний до їхнього впливу на вміст сполук цього металу у ґрунті. Провідну роль на цей процес має рН ґрунтів, який не лише безпосередньо впливає на транслокацію Cd, а й визначає дію інших факторів. Гранулометричний склад ґрунтів та вміст гумусу виконують регулюючу роль - за фонових та близьких до них умов вони обумовлюють посилення транслокації цього металу до рослин, а за значного забруднення (на рівні 3-5 кларків) перешкоджають цьому.

5. Властивості ґрунтів визначають обсяги вимивання Cd з інфільтраційними водами, що має особливо важливе значення за умов техногенного забруднення. На високобуферному чорноземі типовому, забрудненому на рівні 5 кларків, не спостерігалось значної міграції кадмію, але збільшення кислотності ґрунту призвело до посилення вимивання кадмію більш ніж у 400 разів (до концентрації 1,64 мг/дм3 елюату).

6. На рухомість кадмію в ґрунті та накопичення його у рослинах суттєвий вплив мають видові та сортові особливості культур. Рослини озимої пшениці, на відміну від соняшнику, здатні посилювати рухомість цього елементу в ґрунті, проте достовірним цей ефект стає за рівня забруднення Cd понад 2,4 мг/кг. Сортові чинники обумовлюють значну диференційованість рослин соняшнику за вмістом кадмію у насінні (більш ніж удвічі). Виходячи з цього можна констатувати, що вплив біологічних особливостей рослин за умов високого вмісту Cd в ґрунті може призводити до посилення рухомості цього елементу та його надлишкового накопичення в рослинах.

7. За умов забруднення характер впливу основних властивостей ґрунту на рухомість кадмію дещо змінюється. На відміну від фонових умов, на забруднених ґрунтах із підвищенням вмісту фізичної глини знижується кількість рухомих сполук Cd. Такі залежності справедливі і для накопичення кадмію в рослинах - із збільшенням вмісту гумусу та фізичної глини накопичення Cd у зеленій масі вівса істотно знижується. 8. Вміст кадмію в ґрунті вважається головним фактором, який визначає накопичення цього металу в рослинах, проте, істотна пряма залежність між вмістом Cd у ґрунті та накопиченням його с.-г. культурами була встановлена лише за наявності значної кількості рухомих сполук цього металу. В зоні техногенного впливу заводу “Укрцинк” зафіксований тісний взаємозв'язок між вмістом рухомого Cd в ґрунті та його накопиченням у зерні злакових культур - коефіцієнт кореляції r становив 0,71. Необхідно також зазначити легке долання цим металом фізіологічних бар'єрів, про що свідчить його високе накопичення у насінні соняшнику - до 1,02 мг/кг насіння. 1. Уповноваженим органам з контролю за станом навколишнього природного середовища пропонується використовувати встановлені верхні межі коливань природного вмісту рухомих та міцнофіксованих сполук кадмію в орному шарі ґрунтів Лівобережного Лісостепу і Степу України (0,20 та 0,51 мг/кг відповідно) для визначення ступеня техногенного забруднення земель.

2. Пропонується встановити орієнтовно допустиму концентрацію кадмію (ОДК) в насінні соняшнику на рівні 0,4 мг/кг сухої ваги, що викладено у Настанові 01.1-37-001:2006 Міністерства аграрної політики України “Нормативи вмісту кадмію в насінні соняшнику”.

3. Пропонується запровадити обов'язкове тестування нових сортів та гібридів на здатність накопичувати Cd (та можливо і інших ВМ) та активно проводити селекційні роботи у даному напрямку, що може бути дешевим та досить дієвим заходом із регулювання вмісту цього небезпечного елементу в рослинницькій продукції.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Семенов Д.О. Рухомість кадмію у системі ґрунт - рослина / Д.О. Семенов // Вісник аграрної науки. - 2008. - № 9. - С. 73-75.

2. Мірошниченко М.М. Розмаїтість мікроелементного складу ґрунтів і рослин та задачі агрогеохімічного районування України / М.М. Мірошниченко, А.І. Фатєєв, Я.В. Пащенко, В.Л. Самохвалова, Д.О. Семенов // Вісник аграрної науки. - 2006. - № 4. - С. 71-75 (проведення польових досліджень, отримання експериментальних даних та їх статистична обробка).

3. Мірошниченко М.М. Відображення просторової неоднорідності мікроелементного складу ґрунтів за результатами ґрунтово-геохімічних і еколого-агрохімічних обстежень / М.М. Мірошниченко, А.І. Фатєєв, Я.В. Бородіна, В.Л. Самохвалова, Д.О. Семенов, І.В. Богдич // Агрохімія і ґрунтознавство. - 2007. - Вип. 67. - С. 129-135 (отримання експериментальних даних, побудова графіків, підготовка до друку).

4. Семенов Д.О. Рухомі форми кадмію у ґрунтах Лісостепу та Степу України / Д.О. Семенов // Вісник ХНАУ. - 2008. - № 2. - С. 126-129.

5. Семёнов Д.А. Влияние почвенного, техногенного и агробиологического факторов на подвижность кадмия / Д.А. Семёнов // прил. к журн. “Весщ Нацыянальнай акадэмц навук Беларус”: серия аграрных наук. - Ч.4. - 2008. - С. 257-260.

6. Мірошниченко М.М. Рухомість кадмію у ґрунтах і його транслокація до рослин / М.М. Мірошниченко, А.І. Фатєєв, Д.О. Семенов // Науковий вісник Чернівецького університету. - 2005. - Вип. 257. - С. 112-117 (проведення польових досліджень, отримання експериментальних даних та їх статистична обробка).

7. Фатєєв А.І., Мірошниченко М.М., Пащенко Я.В., Самохвалова В.Л., Семенов Д.О., Петік П.Ф., Григорова Л.І., Сімаковіч Л.В., Бевзюк Т.С. Настанова 01.1-37-001:2006. Нормативи вмісту кадмію у насінні соняшнику.: Харків, 2006. - 19 с. (проведення польових досліджень, отримання експериментальних даних та їх статистична обробка).

8. Семенов Д.О. Вплив вмісту кадмію в ґрунтах Лісостепу та Степу України на його поглинання рослинами соняшнику / Д.О. Семенов / Тези доповідей Міжнародної науково-практичної конференції, присвяченій 50-річчю з дня створення Інституту ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського. - Харків: 2006. - С. 150-151.

9. Фатєєв А.І. Нормування вмісту кадмію в насінні соняшнику / А.І. Фатєєв, М.М. Мірошниченко, Я.В. Пащенко, В.Л. Самохвалова, Д.О. Семенов, К.Б. Гіржева // Аграрна наука - виробництву. - 2008. - № 1. - С. 8. (отримання експериментальних даних та їх статистична обробка).

10. Семенов Д.О. Накопичення кадмію рослинами соняшнику під дією природних та антропогенних факторів / Д.О. Семенов // Інновації для сільського господарства: Міжнар. наук.-практ. конф. аспірантів, магістрів та студентів: тези доп. - Житомир, 2009. - С. 34-35.



АНОТАЦІЯ

Семенов Д.О. Рухомість кадмію в ґрунтах Лівобережного Лісостепу і Степу України та його транслокація до злакових культур і соняшнику. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.03 - агроґрунтознавство і агрофізика. Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського”, Харків, 2009.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню вмісту рухомих та міцно фіксованих форм кадмію в ґрунтах Лівобережного Лісостепу і Степу України, а також закономірностей рухомості цього металу в системі “ґрунт - рослина”. Встановлено закономірності латерального та радіального розподілу вмісту кадмію у ґрунтах досліджуваних зон, визначено водно-міграційну здатність цього металу та його накопичення у рослинах злакових культур та соняшнику. Доведено провідне значення основних властивостей ґрунтів для цих процесів. Досліджено вплив техногенного фактору, видової й сортової неоднорідності рослин на вміст рухомих сполук цього елементу у ґрунті та гігієнічну придатність с.-г. продукції.

На основі отриманих результатів були встановлені граничні межі вмісту кадмію в ґрунті та насінні соняшнику.

Ключові слова: Ґрунт, кадмій, рухомі та міцнофіксовані форми, просторовий розподіл, властивості ґрунтів, забруднення, транслокація.



АННОТАЦИЯ

Семёнов Д.А. Подвижность кадмия в почвах Левобережной Лесостепи и Степи Украины и его транслокация в злаковые культуры и подсолнечник. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика. Национальный научный центр “Институт почвоведения и агрохимии имени А.Н. Соколовского”, Харьков, 2009.

Диссертационная работа посвящена изучению содержания подвижных и прочно связанных форм кадмия в почвах Левобережной Лесостепи и Степи Украины, а также закономерностей, которые обуславливают подвижность этого элемента в системе ”почва - растение”. Установлено, что пространственное распределение исследуемых форм кадмия в указанных почвах подчиняется общей закономерности, которая свойственна и для других ТМ. Почвы Степи Украины менее выщелочены по сравнению почвами Лесостепной зоны, обладают более тяжёлым гранулометрическим составом, что и обуславливает повышенное содержание подвижных и прочно связанных форм этого металла. Доказано, что для кадмия свойственна повышенная подвижность в сопряжённых геохимических ландшафтах, о чём свидетельствует его повышенное содержание в почвах подчинённых элементов рельефа. Радиальное распределение этого металла характеризуется наличием двух максимумов в профилях исследуемых почв, которые определяются органогенным, карбонатным и сорбционно-седиментационным барьерами. Также определены водно-миграционная способность кадмия и его накопление в злаковых культурах и подсолнечнике. Доказана ведущая роль основных почвенных свойств на эти процессы. Исследовано влияние техногенного фактора, а также видовой и сортовой неоднородности растений на содержание подвижных форм этого элемента в почве и гигиеническое соответствие с.-х. продукции.

На основе полученных результатов были определены допустимые концентрации кадмия в почвах и семенах подсолнечника.

Ключевые слова: почва, кадмий, подвижные и прочно связанные формы, пространственное распределение, свойства почв, загрязнение, транслокация.



SUMMARY

D. Semenov. Mobility of Cadmium in soils of Left-bank Forest-Steppe and Steppe zones of Ukraine and its translocation to cereal crops and sunflower plants. - Manuscript.

The thesis for candidate's degree in speciality 06.01.03 - agricultural soil science and agrophysics. National Scientific Center “Institute for Soil Science and Agrochemistry Research named after O.N. Sokolovsky”, Kharkiv, 2009.

The dissertation is devoted to research of content of cadmium mobile and potential available forms in soils of Left-bank Forest-Steppe and Steppe zones of Ukraine and features this metal mobility in “soil - plant” system depend on. Some features of lateral and radial distribution of cadmium content in soils of studies zones, and also water migration of this metal and its uptake by cereals and sunflower plants were determined. The leading role of soil's properties in this process was demonstrated. The influence of soil pollution, heterogeneity of species and variety of crops on content of mobile forms of this element in soil and hygienic suitability of agricultural production are investigated.

Key words: soil, cadmium, mobile and potentially available forms, spatial distribution, soil's properties, pollution, translocation.

Размещено на Allbest.ru

...