WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Экологическая оценка загрязнения фторидами агроэкосистем степной зоны хакасии

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Чагина Елена Геннадьевна

экологическая оценка

загрязнения фторидами агроэкосистем

степной зоны хакасии

03.02.08 – экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Тюмень – 2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Хакасский государственный университет им Н. Ф. Катанова» на кафедре агрономии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Новосибирского государственного аграрного университета Галеев Ринат Раифович
Официальные оппоненты: Соколова Галина Геннадьевна, доктор биологических наук, профессор, декан биологического факультета Алтайского государственного университета
Турсумбекова Галина Шалкаровна, доктор сельскохозяйственных наук, доцент, профессор Тюменской государственной сельскохозяйственной академии
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится «26» марта 2013 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Тюменской
государственной сельскохозяйственной академии по адресу:

625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7.

Тел/факс: (3452) 46-87-77; E-mail: dissTGSHA@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской

государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан «22» февраля 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, Литвиненко

кандидат с.-х. наук _____________________ Наталья Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Республика Хакасия расположена в левобережье верхнего и среднего течения Енисея и является частью Алтайско-Саянской горной провинции. Одной из особенностей данного региона является относительно недорогая электрическая энергия, вырабатываемая Саяно-Шушенской ГЭС. Данное условие формирует относительно привлекательные условия для цветной металлургии, обеспечивающей основную долю загрязнения земельных угодий соединениями F, Al, Na, Ca и Mg, среди которых самым опасным для почвы и растений является NaF. На территории республики расположены два алюминиевых завода – Саяногорский (САЗ) и Хакасский (ХАЗ), на долю которых приходится производство более 800 тыс. т алюминия в год.

Во всем мире к алюминиевому производству предъявляют жесткие требования по сокращению фторсодержащих аэровыбросов в атмосферу. Выбросов газообразного фтора, приходящегося на 1 т выплавленного алюминия, допускается до 0,5 кг в форме HF, NaF и пыли – 5 кг. Тем не менее, имеются сведения, что на 1 т произведенного алюминия в атмосферу поступает до 7 кг токсичного фтора (Антонов, 2006).

Известно, что фтор загрязняет в первую очередь атмосферу, а через нее – почву, воду, растения. Накапливаясь в сельскохозяйственных культурах, фтор может приводить к загрязнению последующих звеньев пищевой цепи (Пашкова, 1980). Водорастворимые соединения фтора обладают наибольшей токсичностью, так как они полностью усваиваются организмом. В результате накопления фтора происходит деспергирование почвенной массы, изменение физико-химических свойств почвы и, как следствие, снижение плодородия (Антонов, 1997).

Заметная биологическая активность и высокая токсичность фтора делают актуальным изучение процессов его трансформации в агроценозах. Для решения проблем, связанных с загрязнением пахотных почв фторидами, включая экологическое нормирование, необходимо комплексное изучение поведения фтористых соединений в системе почва - растение, что является крайне важной составляющей для экологически безопасного земледелия региона.

Цель исследований: изучение особенностей миграции фторидов в системе почва-растение и их влияние на почву и сельскохозяйственные культуры при различных уровнях загрязнения агроэкосистем степной зоны Хакасии.

Задачи исследований:

  1. Определить влияние разного уровня загрязнения почв фтором на характер миграции и поведение в агроэкосистемах степной зоны Республики Хакасия.
  2. Установить влияние водорастворимого фтора на основные показатели плодородия темно-каштановых почв Хакасии.
  3. Выявить влияние различных уровней загрязнения почв фтором на продуктивность и качество сельскохозяйственных культур.
  4. Определить характер накопления фтора в сельскохозяйственной продукции при различных уровнях загрязнения им почвы.
  5. Разработать способы детоксикации фтора в почве.

Научная новизна работы. Впервые в условиях степной зоны Хакасии проведено комплексное изучение влияния различных уровней загрязнения фторидами на основные показатели почвенного плодородия, продуктивность и качество сельскохозяйственных культур. Выявлен характер миграции фтора в системе почва-растение. Рассчитаны коэффициенты концентрации фтора в почве, биогеохимической подвижности фтора в системе почва-растение. Определено влияние органических удобрений на снижение токсичности фтора в темно-каштановых почвах степной зоны Республики Хакасия.



Практическая значимость работы состоит в разработке предложений по использованию почв с различным уровнем загрязнения фторидами для возделывания сельскохозяйственных культур в агроэкосистемах степной зоны Хакасии. Результаты исследований внедрены в учебный процесс Сельскохозяйственного института ХГУ им. Н. Ф. Катанова при изучении дисциплины «Экология».

Обоснованность выводов и достоверность результатов работы обеспечены значительным объемом фактического материала, трехлетними лабораторными и полевыми экспериментами с применением классических и современных методов исследований и подтверждением их результатами математической статистики.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Загрязнение почв фторидами снижает плодородие темно-каштановых почв.
  2. Высокая концентрация фторидов в почве снижает продуктивность сельскохозяйственных культур и повышает их накоплению в продукции растениеводства.
  3. Применение органических удобрений способствует детоксикации фторидов в почве.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2008-2011), «Катановские чтения» (Абакан, 2008-2012), «Аграрная наука – сельскохозяйственному производству» (Барнаул, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка и приложений. Список цитируемой литературы содержит 229 наименований, в том числе 37 на иностранных языках. Работа изложена на 123 страницах, включает 29 таблиц, 13 рисунков и 20 приложений.

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является результатом экспериментальных исследований, проведенных в 2007-2009 гг. Автором поставлен ряд задач исследования, проведены полевые исследования, сбор материала, аналитическая оценка и статистическая обработка данных, анализ и интерпретация полученных результатов, сформулированы выводы диссертационной работы.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Р. Р. Галееву, директору Н. А. Градобоевой и коллективу ФГУ ГСАС «Хакасская», проректору по научной работе и инновациям ХГУ им. Н. Ф. Катанова, кандидату физико-математических наук А. А. Попову, директору сельскохозяйственного института ХГУ им. Н. Ф. Катанова, кандидату педагогических наук Г. А. Минюхиной, заведующей кафедрой агрономии ХГУ им. Н. Ф. Катанова, кандидату сельскохозяйственных наук М. В. Гребенкиной.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Экологические аспекты повышения
продуктивности агроэкосистем при загрязнении почв фторидами (обзор литературы)

В главе описаны основные пути поступления фтора в экосистемы, влияние его на различные виды почв и растения, произрастающие в зоне фторидного загрязнения, а также рассмотрены различные способы снижение токсического действия фтора.

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые исследования проводились в течение 2007–2009 гг., на опытном станционере акционерного общества «Усть-Абаканское» Усть-Абаканского района, Уйбат-Биджинской степи степной зоны Республики Хакасия. Исследования осуществлялись на темно-каштановых легкосуглинистых почвах, с содержанием гумуса в пахотном слое 2,85%, рН солевой вытяжки 7,7. Агротехника, используемая в опытах, была общепринятой для изучаемых культур в условиях Республики Хакасия.

В опыте №1 изучали влияние фтористого загрязнения на характер изменения основных показателей плодородия темно-каштановой почвы и процессы роста и развития сельскохозяйственных растений: 1. Контроль (без внесения NaF); 2. доза NaF – 100 мг/кг; 2. доза NaF – 500 мг/кг; доза NaF – 1000 мг/кг. Культуры: яровая пшеница (сорт – Кантегирская – 89), овес (сорт – Саян), кукуруза (гибрид – РОСС – 197 АВМ).

В опыте №2 на исследуемых уровнях загрязнения фторидами применяли органические удобрения: а) без орг. удобрений; б) навоз – 50 т/га; в) навоз – 100 т/га; г) опилки – 20 т/га; д) солома – 2 т/га. Изучаемая культура – кукуруза (РОСС – 197 АВМ).

Повторность опытов – четырехкратная. Площадь делянки составляла 6 м2. Размещение делянок – рендомизированное.

Полевые эксперименты закладывали по рекомендуемым методикам (Мишустин, 1987; Доспехов, 1985). Для решения поставленной цели в опытах проводили следующие виды анализов и наблюдений:





– отбор проб почвы, растительных образцов осуществляли с использованием общепринятых методов, агрохимический анализ почвенных и растительных образцов выполняли в ФГБУ ГСАС «Хакасская» согласно соответствующим стандартам;

– фтор в растениях и сельскохозяйственной продукции определяли с использованием методических указаний по ионометрическому определению его содержания в растительной продукции, кормах и комбикормах ЦИНАО (М., 1995);

– биологическую активность почвы определяли аппликационным методом по интенсивности разложения клетчатки (хлопчатобумажного полотна) за вегетационный период (Мишустин, 1987); интенсивность «дыхания» почвенных микроорганизмов определяли по величине эмиссии СО2 почвы, используя камерный статический метод (Теппер и др., 1987);

– плотность твердой фазы изучали пикнометрическим методом (Агроклиматические методы исследования почв, 1975), общую пористость и пористость аэрации находили расчетным методом;

– оценку геохимических изменений определяли расчетом коэффициента концентрации загрязняющего вещества (Мажайский и др., 2003);

–переход фтора из почвы в растения определяли коэффициентом биогеохимической подвижности (КПБ) рассчитываемый отношением содержания элемента в сухом веществе растения к его содержанию в почве (Трофимов, Ширкин, 2005);

– густоту стояния растений определяли на 10-й день после формирования густоты и перед уборкой сплошным подсчетом растений;

– площадь листьев рассчитывали по формулам регрессии на основе методики профессора Н. Ф. Коняева (1970);

– фотосинтетический потенциал посевов устанавливали на основе методик по определению показателей фотосинте­тической деятельности растений (Ничипорович, 1961), учет продуктивности культур определяли методом сплошной уборки;

– экспериментальный материал обрабатывали статистически по Б. А. Доспехову (1985) с использованием прикладных программ «FieldExpert vl. 3 Pro» (Акимов, 2007), SNEDECOR и MS Excel–2003.

3 Характер изменения основных показателей
плодородия темно-каштановой почвы под влиянием фтористого загрязнения

3.1 Подвижность фтора в почве. Выявлено, что при изучаемых дозах внесения фторида натрия коэффициент концентрации больше 1, что свидетельствует о накоплении водорастворимого фтора пахотным горизонтом почвы по сравнению с контрольными вариантами, где отмечается фоновый уровень (рис. 1). В первый год исследований величина коэффициента концентрации фтора в почве под яровой пшеницей составила от 4,32 до 13,39 при различных нормах внесения NaF. В почве опытных делянок, где возделывали овес, коэффициент концентрации при внесении токсиканта находился на уровне 3,61-14,07. За 2008-2009 гг. наблюдалось снижение величины коэффициента концентрации по всем культурам и вариантам внесения фторида натрия. Наибольшее снижение величины коэффициента концентрации отмечено в почве под кукурузой – 1,66-9,97, при этом и на зерновых культурах зафиксировано снижение показателей коэффициента, однако в меньшей степени.

 Значение коэффициента концентрации фтора в почве под различными-0

Рисунок 1 – Значение коэффициента концентрации фтора в почве под различными сельскохозяйственными культурами

Исследованиями установлено, что подвижность фтора по почвенному профилю весьма ограничена. Внесение на опытные делянки NaF в дозе 100 мг/кг способствовало повышению содержания водорастворимого фтора в пахотном горизонте близким к пределам ПДК – 10 мг/кг. Внесение 500 мг/кг NaF обеспечивало критический уровень содержания водорастворимого фтора в почве – 12-22 мг/кг. При дозе 1000 мг/кг недопустимый уровень содержания фтора в почве - более 30 мг/кг (рис. 2).

 Изменение содержания водорастворимого фтора по горизонту почвы-1

Рисунок 2 – Изменение содержания водорастворимого фтора по
горизонту почвы (среднее за 2007-2009 гг.)

Проведенный корреляционно-регрессионный анализ показал, что содержание водорастворимого фтора имеет сильную положительную достоверную взаимосвязь с дозами фторида натрия, вносимого под различные культуры (табл. 1).

Таблица 1 – Зависимость содержания водорастворимого фтора в почве от дозы внесения фторида натрия под различные культуры

Культура Уравнение регрессии Коэффициент корреляции, r
Яровая пшеница Y= 6,544 + 0,027 * X 0,771 *
Овес Y= 3,980 + 0,033 * X 0,816 *
Кукуруза Y= 2,611 + 0,026 * X 0,824 *


Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.