Фитомелиорация и фиторемедиация почв сельскохозяйственного назначения с различной степенью окультуренности и экологической нагрузки

4.4 Тестирование интенсивности выделяемых органических кислот растениями горчицы белой и их идентификация при стресс-реакции в условиях водной культуры

Как было отмечено в методическом разделе данной главы для проведения реакции на интенсивность окрашивания корневых выделений горчицы белой были использованы растения, находящиеся в фазе двух настоящих листьев.



Рис. 1. Выделение органических кислот растениями горчицы белой в стрессовых условиях.

Реакция на окрашивание была зафиксирована посредством фотографирования и представлена ниже.

Слева, растение, испытывающее фосфорный недостаток в течении 2 дней, справа растение, получавшее фосфор в виде нерастворимой фосмуки.

Здесь следует отметить, что интенсивнее (насколько это отражено визуально) кислоты выделяются у растения, испытывающее полный стресс по обеспеченности фосфором

Для итогового опыта нами использовались два варианта - растения в начале стадии бутонизации, выращенные на полном питательном растворе (контроль) и растения в стрессовой ситуации, направленной на активизацию выхода корневых выделений.

Результаты представлены на диаграмме 2.

Диаграмма 2. Изменение выхода органических кислот, выделяемых растениями белой горчицы в условиях стресса.

Следует отметить, что выход муравьиной кислоты возможно связан с уже вторичным стрессом у растений, которые находились в течении нескольких часов в деионизироанной воде.

Так же необходимо подчеркнуть, что валериановая и изомасляная кислоты в корневых выделениях определены впервые.

5. Фитомелиоративное влияние растений горчицы белой на содержание доступного фосфора в почве и продуктивность растений ячменя на 2 год испытаний в условиях летней оранжереи (ДАОС).

5.1 Влияние различной степени доступности фосфора в почве на накопление фосфора растениями горчицы белой

После уборки урожая нами с вариантов были отобраны образцы горчицы белой с целью определения содержания фосфора в надземной массе опытных растений, результаты приведены в таблице 14.

Анализ полученных результатов позволяет заключить следующее: накопление фосфора в надземной массе горчицы белой в зависимости от степени доступности ионов ортофосфорной кислоты в почве более интенсивно происходит на фоне внесения водорастворимого простого суперфосфата.

Таблица 14 Содержание фосфора в образцах сухой массы белой горчицы, мг/кг.

Вариант, №	Содержание фосфора, повторности	среднее	В % к контролю
	1	2	3	4
Вариант 1а, контроль	4110	4096	4109	4115	4107	----
Вариант 2а	5698	5730	5718	5709	5714	139
Вариант 3а НСР05	5423	5435	5430	5461	5437	132
	20.9

В варианте с цитраторастворимой фосфоритной мукой разница по накоплению фосфора во 2а и 3а вариантах составляет 7%, что еще раз доказывает способность растений горчицы усваивать фосфор из почвы при внесении слабо растворимых в водном растворе фосфатов.

5.2 Влияние последействия изучаемых приемов и сидерального эффекта горчицы белой на продуктивность ярового ячменя

Как было отмечено в методической части данного опыта в сезон 2005 года нами изучалось последействие по вариантам опыта с использованием такого известного фитоиндикатора почвенного плодородия, как ячмень яровой.

Результаты по урожайности ячменя представлены в табл. 15

Таблица 15 Продуктивность растений ячменя в зависимости от вида применяемого удобрения и использования модельной сидерации. (ДАОС, 2005г).

вариант	Средняя масса зерна, г/сосуд	В % к контролю	Средняя масса соломы г/сосуд	В % к контролю
Вар. 1 контр.	5.2	---	4.65	---
Вар. 1а	6.2	119	4.60	98
Вар. 2	6.9	133	4.75	102
Вар. 2а	7.3	140	4.80	103
Вар. 3	5,4	104	3.87	83
Вар. 3а НСР05	6.4 0.334	123	4.85	104

На варианте 1а можно выделить “чистый эффект” по влиянию последействия белой горчицы на продуктивность ячменя и он составляет 119 процентов к показателю средней массы зерна на контроле.

Необходимо также отметить, что разница в процентах между вариантами 3 и 3а, где в почву была внесена фосфоритная мука тоже составляет +19 процентов за счет включения в вариант 3а горчицы белой.

5.3 Влияние внесения фосфорных удобрений и модельной сидерации на содержание и динамику подвижного фосфора в почве

За период проведения опыта с опытных вариантов были отобраны почвенные образцы для проведения анализа на содержание подвижного фосфора. Образцы отбирали четыре раза в течении двух лет исследований.

Динамика содержания фосфора в почве опытных вариантов представлена в табл. 16.

Таблица 16 Содержание и динамика подвижного фосфора в почве опытных вариантов (ДАОС, 2004-2005г)

Вариант	Содержание Р2О5 мг/кг
Исходное 2004 год Весна	Действие на 2004 г. Осень	Последействие 2005г. Весна	Последействие 2005 год Осень	В % к контролю
1 Контроль 47,0 1 а	47,0	49,0	49,0	------
1.			Ячмень 46,0	93
	43,0	51,0	51,0	104
			Ячмень 49,0	100
2 70,0 2 а	70,0	69,0	69,0	140
			Ячмень 65,0	132
	63,0	68,0	68,0	138
			Ячмень 64,0	130
3 47,0 3а НСР 05	58,0	57,0	58,0	118
			Ячмень 52,0	106
	58,0 .572	72,0 .581	72,0	147
			Ячмень 69,0 0.597	141

Анализ представленных данных в таблице 16 показал, что положительная динамика содержания доступного фосфора может быть достигнута в почве даже только за счет использования горчицы белой в качестве промежуточной культуры - вариант 1а - последействие.

На основании полученных результатов опыта были сделаны окончательные выводы по экологическому обоснованию использования горчицы белой на дерново-подзолистой почве с целью создания правильных предпосылок в экологизации отечественного земледелия.

6. Экологическое обоснование фитомелиорации при использовании традиционных и новых культур в полевых условиях

Опыты в МО ВИРе (п. Михнево, Моск. обл.)

Дальнейшие исследования по проблеме фитомелиорации почв сельскохозяйственного назначения проводили в полевых условиях на полевых участках Московского отделения ВИРа в 2008 - 09гг.

6.1 Накопление фосфора и калия растениями горчицы белой и сафлора в фазе полного цветения

В фазу полного цветения были отобраны образцы растений для проведения агрохимического анализа на содержание фосфора и калия в надземной и корневой части горчицы белой и сафлора.

Результаты представлены в табл. 17

Анализ полученных результатов, характеризующих содержание и распределение биофильных элементов в опытных растениях показал, что сафлор более интенсивно, чем фосфор накапливает калий, распределение последнего по органам растения составляет: в надземной части - 19,7 г/кг и 14,1г/кг в корнях в пересчете на сухую массу соответственно.

Таблица 17 Содержание и распределение фосфора и калия в сухой массе растений (%) (МО ВИР. П. Михнево, совместно с Курило А.А.)

повторность	сафлор	Горчица белая
	Стебли, листья, соцветия	корни	Стебли, листья, соцветия	корни
	Р2О5	К2О	Р2О5	К2О	Р2О5	К2О	Р2О5	К2О
1.	0,45	1,95	0,15	1,39	0,52	1,37	0,32	1,17
2.	0,47	1,99	0,16	1,43	0,54	1,38	0,36	1,20
3.	0,43	1,87	0,12	1,35	0,51	1,24	0,35	1,13
4.	0,49	2,08	0,17	1,46	0,55	1,35	0,32	1,21
среднее	0,46	1,97	0,15	1,41	0,53	1,34	0,34	1,18

6.2 Влияние растений горчицы белой и сафлора на содержание фосфора и калия в последействии

После запашки опытных растений по вариантам в 2008 году нами в 2009 были повторно отобраны образцы почвы для анализа на содержание подвижного фосфора и калия в последействии.

Результаты представлены на диаграмме 3.

Диаграмма 3. Содержание фосфора и калия (мг/100г) в почве опытных вариантов.

6.3 Влияние последействия запашки сафлора и горчицы белой на микробиологическую активность почвы

При запашке горчицы белой скорость разложения льна-волокна в почве пахотного слоя за 2 месяца не превысила аналогичный показатель на варианте с сафлором и по шкале Д.Г. Звягинцева биологическая активность почвы в слое 0-20 см соответствует оценки - “средняя”, а после сафлора - “cильная”

Результаты приведены на диаграмме 4.



Диаграмма 4. Снижение массы льна-полотна при разложении в почве после запашки зеленой массы горчицы белой и сафлора при определении биологической активности по шкале Д.Г. Звягинцева.

7. Изучение возможностей фиторемедиации загрязненных почв сельскохозяйственного назначения при внесении осадка сточных вод на модельных опытах

Необходимо отметить, что в среднем в условиях летней оранжереи период выращивания горчицы белой продолжался 27 - 28 дней. В начале проведения эксперимента нами была поставлена задача изучить возможность проведения исследований по фитосанации с максимально возможным числом ротаций (посев, уход, уборка и перебивка сосудов), с той целью, что бы разработать технологическую схему фитосанации на агроэкологическом полигоне. Третью ротацию закончили 16 сентября, между уборкой второй и посевом третьей ротации интервал составил 12 дней. Это было сделано с целью стабилизации возможного негативного воздействия корневых выделений белой горчицы на всхожесть семян.

По результатам полученных данных следует отметить, что дозы внесения ОСВ оказывали стимулирующее воздействие на динамику роста и развития горчицы белой. Во всех вариантах с внесением ОСВ были получены существенные прибавки продуктивности по сравнению с растениями с контрольного варианта.

В фазу цветения растений проводили скашивание и учет урожая сырой и сухой надземной массы. Результаты представлены в табл. 18.

Таблица 18 Урожайность надземной массы (г/сосуд) белой горчицы в фазу цветения по ротациям (совместно с Ромодиной Л.В., 2002/2003г)

Вариант 1. Контроль 2. 3.	1 и 4 ротация?	2 ротация	3 ротация
	Надземная масса	В % к контролю 128/208 111/220	Надземная масса	В % к контролю 116 120	Надземная масса	В % к контролю 156 173
	сырая	сухая		сырая	сухая		сырая	сухая
	64,2 44,3 83,9 89,7 70,8 90,1	9,6 7,8 12,3 16,3 10,7 17,2		44,8 57,2 58,7	7,8 9,1 9,4		68,9 109,7 121,3	11,2 17,5 19,4

?числ. 2002

знам. 2003

Осадок сточных вод оказал положительное влияние на урожайные свойства горчицы белой, самые высокие результаты получены в первую, третью и четвертую ротации.

В ходе проведения исследований было отмечено, что растения на вариантах с дозами осадков - 16,6 и 33,2 г/кг выносили больше, чем с контрольного варианта: Cd в 8 и 7 раз, Cu в 1,5 и 1,8 раза и Zn 5 и 5,8 раза соответственно.

Результаты по определению тяжелых металлов в почве опытных вариантов представлены в табл. 19.

Таблица 19 Содержание ТМ в почве (мг/кг) по вариантам после 2; 3 и 4 (только подв. фракция) сроков вегетации белой горчицы (совместно с Ромодиной Л.В., 2002 - 2003г).

Вариант	показатели
	2/4 свинец 3*	2/4 кадмий 3 *	2/4 медь 3*	2/4 цинк 3 *
1. Контроль	1,6	1,0	0,3	0,1	0,9	0,8	58,7	44,3
	0,08	10,2	0,04	0,31	0,56	8,2	8,3	63,5
2.ОСВ (16,6 г/кг)	2,3	2,1	0,4	0,30	3,3	2,5	63,2	60,4
	1,8	10,0	0,1	0,36	1,2	14,2	38,2	75,0
3.ОСВ (33,2 г/кг)	3,4	3,3	0,45	0,41	4,5	3,1	57,2	54,3
	2,0	11,2	0,38	0,5	1,4	20,4	41,45	93,7
ПДКподв	6,0		0,5		3,0		23

* (2;3 вегетация) - числитель подвижные формы/знаменатель валовое содержание.

Коэффициент биологического поглощения (К_бп) растениями белой горчицы имел наибольшее значение по меди и цинку - на контроле - 9,1 и 2,6; на втором варианте -3,2 и 2,2; третьем - 2,3 и 2,3. Уменьшение К_бп на 2 и 3 вариантах по меди связано с образованием устойчивых комплексов при добавлении органоминерального субстрата (ОСВ). Наименьшее значение К_бп - по свинцу и кадмию. Наиболее активно растениями белой горчицы поглощаются катионы (в порядке возрастания): Cd<Pb<Сu< Zn.

8. Экологическое обоснование фиторемедиации загрязненных почв сельскохозяйственного назначения при использовании горчицы белой, сафлора и пиона молочноцветкового

С целью изучения влияния разных доз осадка сточных вод на общую продуктивность растений за каждую ротацию определяли массу надземной и корневой части опытных растений горчицы белой (табл.20).

Было отмечено, что внесение осадка сточных вод в дозах 40, 80 и 120 т/га положительно влияло на продуктивность надземной и корневой части растений.

Следует отметить, что доза осадка в 120 т/га, уже является токсичной, т.к. продуктивность горчицы белой в 4 варианте не превышает данный показатель по третьему варианту и составляет в среднем 132% за 2 года.

Таблица 20 Продуктивность растений горчицы белой (сух. масса г/м²) (опытная площадка очистных сооружений г. Истры 2005-06гг)

Варианты опыта	2005г	2006г
	стебли	в %	корни	в %	стебли	в %	корни	в %
1 ротация 1 контроль 2 ротация	420,3 352,6	---	61,0 52,4	----	370,1 283,6	----	50,5 32,5	----
1 ротация 2 вар. 2 ротация	708,4 545,1	168 154	103,3 87,6	169 167	550,8 432,5	149 152	73,2 51,0	145 156
1 ротация 3 вар. 2 ротация	723 550,9	172 156	101,4 86,7	166 165	610 454,2	164 160	87,5 54,3	173 167
1 ротация 4 вар. 2 ротация	595,4 433,2	134 123	94,6 81,7	155 156	480,7 356,8	130 126	76,4 51,3	151 157

Наибольшее увеличение продуктивности было получено в варианте с дозой ОСВ 40 и 80 т/га.

Существенное снижение продуктивности по двум завершающим ротациям 2005 и 2006 года возможно было связано с низкой обеспеченностью почвы опытного участка доступной влагой, дефицит, которой был спровоцирован небольшим количеством осадков за август 2005 года - 30,9 мм, а за июль 2006 года - 23,3 мм.

Следует отметить, что для второй ротации осадки июля являются основным лимитирующим показателем для интенсивного набора биомассы.

Следует отметить, что доза осадка в 120 т/га, уже является токсичной, т.к. продуктивность горчицы белой в 4 варианте не превышает данный показатель по третьему варианту и составляет в среднем 132% за 2 года.

Наибольшее увеличение продуктивности было получено в варианте с дозой ОСВ 40 и 80 т/га.

Существенное снижение продуктивности по двум завершающим ротациям 2005 и 2006 года возможно было связано с низкой обеспеченностью почвы опытного участка доступной влагой, дефицит, которой был спровоцирован небольшим количеством осадков за август 2005 года - 30,9 мм, а за июль 2006 года - 23,3 мм.

Учет урожая сафлора проводили в фазу цветения (окончание), результаты представлены в табл. 21.

Растения сафлора оказались более экологически пластичными в отношении такого фактора, как осадки и фактически формировали урожай примерно равный по массе в учетные годы исследований.

Таблица 21 Продуктивность растений сафлора (сух. масса г/м²) (опытная площадка очистных сооружений г. Истры 2007-08гг)

Варианты опыта	2007г	2008г
	стебли	в % к контролю	корни	в % к контролю	стебли	в % к контролю	корни	в % к контролю
1 контроль	821	----	107,3	----	810	-----	98,4	----
2 вар.	1216	148	175,2	164	1235	152	168,3	171
3 вар.	1280	156	182,4	170	1258	155	176,5	179
4 вар. НРС05	1295 97,4	158	192,6 8,56	180	1310 112,5	161	181,2 11,52	184

Таблица 22 Общий вынос ТМ (мг/м²) из почвы опытных вариантов с урожаем растениями горчицы белой и сафлора. (2005 - 08гг)

Вариант опыта	Общий вынос ТМ с урожаем, мг/м2
	свинец	кадмий	медь	цинк
контроль	5,21	6,05	76,46	355,32
2.40 т/га	7,41	7,90	111,46	579,62
в % к контролю	142	130	146	163
3. 80 т/га	8,30	11,58	132,76	657,85
в % к контролю	159	191	174	185
120 т/га	8,47	9,67	129,47	594,70
в % к контролю	162	159	169	167

Наиболее результативным следует считать условия модельного загрязнения для исследования фиторемедиации, которые были созданы в третьем варианте, где общий вынос по сравнению с контролем составил: по свинцу - 159, кадмию - 191, меди - 174 и цинку - 185 % соответственно.

8.1 Влияние четырехлетнего цикла фиторемедиции на содержание тяжелых металлов в пахотном слое почвы в зависимости от различной дозы вносимого осадка сточных вод

Фиторемедиация с использованием горчицы белой и сафлора в течение четырех лет на опытных вариантах показала, что в зависимости от дозы внесенного осадка сточных вод в почве слоя 0-20 см возможно снижение содержания свинца, кадмия, меди цинка.

Результаты приведены в табл. 23.

По итогам проведения четырех лет полевых исследований было установлено, что для окончательного процесса очистки загрязненной почвы до уровня фонового значения кислоторастворимой формы меди - 178,6 мг/кг в наиболее оптимальном и результативном третьем варианте, где применялся осадок сточных вод в дозе - 80 т/га, необходимо, при испытанной схеме чередования горчицы белой и сафлора проведение активной фиторемедиации в течение 10 лет.

Таблица 23 Динамика содержания тяжелых металлов (мг/кг) в почве (0-15) опытных вариантов после 4 лет применения фитосанации. (Опытная площадка истринских очистных сооружений 2005-2008гг.)

Вариант, повторность	СВИНЕЦ	КАДМИЙ	МЕДЬ	ЦИНК
	2005	2008	2005	2008	2005	2008	2005	2008
1.КОНТРОЛЬ	11,5	11,0	2,21	1,93	178,6	175,7	161,1	152,5
Снижение к исходному	0,5	0,3	2,9	8,6
2. ОСВ 40 т/га	12,1	11,4	2,37	2,01	183,8	179,3	169,2	156,1
Снижение к исходному В % к контролю	0,7 140	0,36 120	4,5 155	13,1 152
3. ОСВ80 т/га	13,2	12,4	2,43	1,95	190,1	185,3	178,8	163,4
Снижение к исходному В % к контролю	0,8 160	0,48 160	4,8 165	15,4 179
4.ОСВ 120 т/га	14,7	13,8	2,50	2,11	197,3	192,7	187,5	173,1
Снижение к исходному В % к контролю НСР05	0,9 180 0.134	0,39 130 0.06	4,6 159 0.658	14,4 167 1.11

Обязательным условием по технологии фиторемедиации загрязненной почвы дожно быть то, что все растения - гипераккумулянты будут убирать полностью вместе с корнем из почвы, т.е. фактически будет использован прием теребления, а не скашивания (Ильинский А. В. 2003; Hutchinson S. L., Banks M. K., Schwab A. P. 2001), как это обычно практикуется в существующей технологии фитосанации (фиторемедиации) загрязненной почвы.

Оставление корневых остатков в загрязненной почве приводит после их ферментативного разложения к повышению содержания тяжелых металлов в верхнем слое почвы.

Анализ полученных результатов по суммарному действию фиторемедиации позволил заключить, что чередование горчицы белой и сафлора в течении 4 лет при выращивании на загрязненной почве позволяет существенно снизить загрязненность корнеобитаемого слоя тяжелыми металлами.

Рис. 2. Сафлор перед уборкой на опытной площадке по изучению фиторемедиации. Истринские очистные сооружения 2008г.

Также на территории Главного ботанического сада г. Москвы в течении 3 лет нами проводились исследования по изучению фиторемедиационных свойств пиона молочноцветкогово (Paeonia lactiflora Pall). Было отмечено снижение содержания тяжелых металлов в корнеобитаемом слое. При анализе корневой массы пиона на содержание тяжелых металлов было установлено, что аккумуляция цинка составляет - 36,15 мг; меди - 22,75 мг; кадмия - 0,235 мг и свинца - 8,97 мг/кг сухой массы соответственно.

Пион молочноцветковый интенсивно поглощает из почвенного раствора катионы цинка и кадмия - снижение кислоторастворимых форм данных металлов за три года исследований составило - 23 и 21 %, а по меди и свинцу 17 и 9 % соответственно. Пион - культура нетрадиционная для фиторемедиации загрязненных почв и впервые было установлено, что это многолетние растение может быть успешно использоваться в городском парковом хозяйстве, где помимо эстетического значения посадки пиона выполняют восстановительную функцию по очищению загрязненного тяжелыми металлами корнеобитаемого слоя почвы.

Таким образом, можно выделить “активную” фиторемедиацию - использование горчицы белой, сафлора или других растений путем посева каждый сезон и “пассивную”, когда фиторемедиационная культура занимает загрязненный участок несколько лет.

9. Получение семенного картофеля при возделывании на почве с высоким содержанием тяжелых металлов без предварительной фиторемедиации

Целью проводимых исследований было изучение влияния различных доз вносимого осадка сточных вод на рост, развитие и продуктивность растений картофеля при обработке посадочных клубней регуляторами роста, а также определение содержание тяжелых металлов в клубнях нового урожая в зависимости от уровня загрязнения верхнего слоя почвы.

Действие препаратов - 2 - хлорэтилфосфоновой кислоты и симбионта наиболее четко проявилось на вариантах без внесения ОСВ.

Наибольшее увеличение числа стеблей обнаружено от применения 0,05% 2-ХЭФК. На контрольном фоне без внесения ОСВ этот показатель увеличился на 25%, при внесении 100 т/гана 24%, а 200 т/га -- на 35%. Это, видимо, связано с тем, что предпосадочная обработка клубней 2-ХЭФК способствует пробуждению и стимуляции дополнительных ростовых почек латерального расположения, ингибируя апикальное доминирование. После прекращения действия 2-ХЭФК рост верхушечных почек возобновился. При использовании никфана также увеличилось число стеблей, правда, незначительно, на 5-20%.

В фазу бутонизации ингибирующее действие 2-ХЭФК проявлялось не активно и на вариантах отмечали выравнивание по линейным размерам опытных растений картофеля. Наиболее сильные эффект в увеличении линейных размеров стеблей был отмечен в 3-м варианте, отставание в росте наблюдалось и в фазу цветения. Эта тенденция сохранялось на всех фонах.

9.1 Влияние предпосадочной обработки клубней картофеля в растворах 2-хлорэтилфосфоновой кислоты и симбионта на биологическую продуктивность и структуру урожая

В опыте использовали клубни среднераннего сорта картофеля Невский.

Применение препаратов перед посадкой клубней картофеля увеличило выход и массу клубней нового урожая при сравнении с контролем (табл. 24).

Таблица 24 Биологическая продуктивность и структура урожая картофеля в зависимости от применяемых препаратов (фактор А) и доз ОСВ (фактор В), 1999, ВНИПТИОУ, совместно с Хоренко Л.А.

Вариант	Масса, г/куст	В % к контр.	Число клубней, шт/куст	В % к контр.	По фракциям, шт/куст
					Менее 30 г	31 - 80 г	Более 81 г.
	Без внесения ОСВ
1 контроль	426	--	7,9	--	1,9	5,5	0,5
2	481	113	8,3	106	2,0	5,0	1,3
3	518	122	9,9	126	2,9	6,2	0,8
4	445	104	8,2	105	2,2	5,4	0,6
5	458	108	8,6	110	3,0	4,6	1,0
	С внесением ОСВ 100 т/га
1	544	--	7,9	--	1,7	4,4	1,8
2	559	103	8,6	108	2,1	4,6	1,9
3	584	107	9,8	123	2,6	5,7	1,5
4	570	105	8,1	103	1,2	4,9	2,0
5	578	106	8,3	104	1,4	5,2	1,7
	С внесением ОСВ 200 т/га
1	642	--	8,2	--	1,2	4,7	2,3
2	687	107	8,6	107	1,6	4,5	2,5
3	734	114	10,5	130	2,1	6,3	2,1
4	661	103	8,4	104	1,4	4,4	2,6
5	675	105	8,7	108	1,2	4,6	2,9

Примечание. По числу клубней НСР₀₅ : для А - 0,3 шт, для В - 0,38 шт, для частных различий - 0,66, по массе клубней соответственно 16 г, 20 г и 36 г.

Влияние симбионта на продуктивность было несущественно, менее чем на 10% независимо от концентрации в 1999 г., т. к. засушливая и жаркая погода не позволила развиться грибам-симбионтам на корневой системе картофеля вне зависимости от внесения ОСВ.

Результаты учета урожая картофеля в 2000г. приведены в табл. (табл. 25).

Таблица 25 Биологическая продуктивность и структура урожая картофеля в зависимости от применяемых препаратов (фактор А) и доз ОСВ (фактор В), 2000г., ВНИПТИОУ, совместно с Хоренко Л.А.

Вариант	Масса, г/куст	В % к контр.	Число клубне, шт/куст	В % к контр.	По фракциям, шт/куст
					Менее 30 г	31 - 80 г	Более 81 г.
	Без внесения ОСВ
1 контроль	396	--	6,6	--	2,1	3,2	1,3
2	515	130	7,8	118	1,8	3,9	2,1
3	572	144	8,3	125	1,5	4,2	2,6
4	451	115	7,1	107	1,9	3,4	1,8
5	490	123	6,9	104	1,6	3,3	2,0
	С внесением ОСВ 100 т/га
1	512	--	7,0	--	1,9	3,4	1,7
2	606	118	8,7	124	2,5	3,9	2,3
3	626	122	8,8	126	2,1	4,1	2,6
4	599	117	7,6	108	1,7	3,1	2,8
5	614	120	7,8	111	1,9	3,2	2,7
	С внесением ОСВ 200 т/га
1	734	--	8,4	--	1,4	3,5	3,5
2	760	103	10,4	124	2,6	4,2	3,6
3	795	108	10,7	127	2,5	6,3	2,1
4	757	103	8,8	105	1,3	3,9	3,6
5	781	106	8,8	105	1,6	3,5	3,7

Примечание. По числу клубней HCP₀₅: для А -- 0.26 шт, для В -- 0.34 шт. для частных различий - 0,6 шт; по массе клубней соответственно- 21 г, 28 г и 48 г.

В 1999г. коэффициент биологического размножения существенно вырос лишь в результате применения 0,05% 2-ХЭФК (на 26%) независимо от дозы ОСВ за счёт увеличения семенной фракции. Аналогично изменялся коэффициент и в 2000 г. Он вырос в среднем на 5%, с типичным для этого препарата ростом крупной фракции.

Действие препаратов проявилось на фоне без внесения ОСВ. За два года была отмечена существенная прибавка общего урожая с куста в 3-м варианте -- на 22% в 1999 г. и на 44 % в 2000 г., а во 2-м -- на 30 % по отношению к контролю. Этот результат значительно лучше, чем на вариантах с применением ОСВ, что объясняется, вероятно, реакцией растений картофеля на, исследуемые препараты при недостатке в почве питательных макро- и микроэлементов и органического вещества.

9.3 Влияние уровня загрязнения пахотного слоя почвы тяжелыми металлами при рециклинге осадков сточных вод на накопление токсикатов в клубнях картофеля

Необходимо подчеркнуть, что картофель оказался одной из, самых устойчивых культур только Cd аккумулировался в клубнях выше допустимой концентрации.

После каждого года исследования в почве опытных вариантов и клубнях нового урожая определяли содержание тяжелых металлов (табл. 26).

При сравнении содержания ТМ в исследуемой почве со шкалой экологического нормирования по валовым показателям ТМ для почв (Обухов А. И. Ефремова Л. Л., 1988) было выяснено, что уровень содержания в почве Со и Hg низкий, Zn и Сu - средний.

Кадмий относится к группе медленно выводимых из организма человека элементов, отчего вероятность «кумулятивного эффекта» становится высокой (Ильин В. Б. 1991). Препараты на аккумуляцию ТМ растениями выраженного действия не оказали, имеющиеся различия -- в пределах ошибки.

Повышенное содержание Cd в почвах опасно вследствие его более высокой подвижности по сравнению с другими металлами, а также способности интенсивно поглощаться различными частями растениями.

При анализе растительных образцов было обнаружено, что уровень Cd превышал ПДК в 3 раз (200 т/га), а содержание остальных ТМ - в норме. Такую же закономерность отмечают исследователи МГУ (Плеханова И. О., Кутукова Ю. Д., Обухов А. И., 1995),. изучавшие различные культуры при выращивании их на загрязнённых, тяжёлыми металлами почвах.

Картофель оказался одной из, самых устойчивых культур только Cd аккумулировался в клубнях выше допустимой концентрации. Кадмий относится к. группе медленно выводимых из организма человека элементов, отчего вероятность «кумулятивного эффекта» становится высокой (Ильин В. Б. 1991). Препараты на аккумуляцию ТМ растениями выраженного действия не оказали, имеющиеся различия -- в пределах ошибки.

В нашем опыте изначально отмечалось высокое содержание Cd в почве, а после внесения 100 т/га ОСВ его уровень превышал ПДК в 1,7 раза, а при внесении 200 т/га -- в 3 раза.

Таблица 26 Влияние ОСВ на валовое содержание ТМ в почве и накопление в клубнях картофеля, мг/кг сухого вещества (совместно с Хоренко Л.А.).

ТМ	вариант	ПОЧВА	РАСТЕНИЯ
		1999 г.	2000г.	ПДК	1999 г.	2000г.	ПДК
Свинец	1.	9,0	9,0	32	0,44	0,37	2,5
	2	13,2	13,0		0,67	0,59
	3	13,5	13,6		1,19	0,86
НСР05		0,6	0,7		0,2	0,2
кадмий	1	1,6	1,5	2	0,21	0,14	0,15
	2	3,3	3,0		0,38	0,27
	3	5,5	5,2		0,45	0,29
НСР05		0,5	0,7	60	0,1	0,05
медь	1	20,2	19,0		4,81	4,58	25
	2	42,0	41,0		5,36	5,11
	3	57,0	56,2		6,58	5,93
НСР05		7,9	7,6		0,46	0,38
цинк	1	62,5	61,8	220	28,1	14,8	50
	2	102	90,7		33,4	18,0
	3	163	141		40,3	23,5
НСР05		10,3	8,4		5,2	3,1
никель	1	14,0	13,8	80	0,77	0,75	2,5
	2	18,2	17,0		1,14	0,90
	3	30,1	29,2		1,50	1,26
НСР05		1,2	1,4		0,2	0,15
кобальт	1	5,3	5,3	100	0,25	0,20	1,0
	2	7,0	6,8		0,35	0,26
	3	8,4	8,4		0,41	0,39
НСР05		0,6	0,5		0,1	0,1
ртуть	1	0,04	0,03	2,1	0,01	0,008	0,1
	2	0,08	0,07		0,01	0,010
	2	0,09	0,08		0,02	0,012
НСР05		0,01	0,01		0,003	0,005

Примечание. 1 - почва без внесения ОСВ, 2 - почва с внесением 100т/га ОСВ, 3 - почва с внесением 200 т/га ОСВ.

В целом необходимо отметить, что выращивание семенного картофеля на загрязненных почвах возможно, но в этом случае необходимо контролировать содержание кадмия в почве и клубнях нового урожая.

Выводы

1. В условиях почвенной культуры исследованы фитомелиоративные свойства горчицы белой и рапса. Показано, что в пересчете на 1 г сухой массы опытных растений внесение гиперфоса в почву опытных вариантов способствует увеличению накопления фосфора горчицей белой в 2,3 и рапсом в 2,6 раза соответственно. Поглощение и накопление фосфора из почвенного раствора растениями горчицы белой и рапса зависит от исходного потенциала подвижного фосфора и на фоне применения гиперфоса процент поглощения составляет у горчицы - 20,8 и рапса - 21,6; в варианте с легкорастворимым фосфором отмечается возрастание процента поглощения у горчицы - на 4,2% и рапса - на 7,6% , общий остаток подвижного фосфора в почве опытных вариантов составил: контроль без растений - 42 мг, с растениями - 33,6 мг (горчица) и 32,8 мг; в варианте с гиперфосом - без растений - 72,6 мг, с растениями - 64,4 мг (горчица) и 64,8мг (рапс); в варианте с КН₂РО₄ - контроль без растений - 123мг, с растениями - 61,5мг (горчица) и 53,3мг (рапс) на кг сухой почвы соответственно.

2. Установлено, что в условиях водной культуры, как и в опытах в почвенной культуре при замене водорастворимого фосфора на фосмуку растения горчицы белой способны также усваивать фосфор, что подтверждается результатами анализа по содержанию фосфора в стеблевой части растений. Впервые установлено, что интенсивность подкисляющего эффекта питательного раствора корневой системой горчицы белой зависит от стрессовых условий, но определяется фазой развития. Наибольшую подкисляющую способность показали растения в фазе 2 настоящих листьев при переносе горчицы белой в деионизированную воду, но эффект сильного подкисления краткосрочный (с 6,74 до 4,65) и через час кислотность стабилизируется на уровне 6,05.

3. Впервые показано, что использование метилового красного в качестве индикатора на выделяемые органические кислоты горчицей белой позволяет получать визуально различимую картину по интенсивности проявления красного окрашивания раствора деионизата с индикатором по всей зоне корня опытных растений. Идентификация органических кислот, выделяемых горчицей белой в деионизированную воду, показала, что в корневой зоне присутствует муравьиная, изомасляная и валериановая кислоты, интенсивность выделения органических кислот выше в условиях искусственно созданного стресса. Муравьиная и валериановая кислоты в составе корневых выделений горчицы белой выявлены впервые.

4. Установлено, что при выращивании на дерново-подзолистой почве растения горчицы белой способны усваивать и накапливать фосфор при внесении в почву цитраторастворимой фосфоритной муки, что в свою очередь в последействии позволяет увеличить урожай зерна ярового ячменя в варианте без удобрений на 19%, при использовании простого суперфосфата на 40, а в варианте с фосфоритной мукой на 23 % соответственно. Использование горчицы белой на почвах с реакцией среды, близкой к нейтральной создает условия для реализации скрытого потенциала почвенного плодородия, а в случае применения удобрений повышает их эффективность. Эффект от модельной сидерации особенно ярко проявляется при использовании фосфоритной муки - содержание фосфора в почве повышается на 47 %, а на второй год испытаний при выращивании ячменя на 41%. Динамика содерж...