Фитомелиорация и фиторемедиация почв сельскохозяйственного назначения с различной степенью окультуренности и экологической нагрузки (02.11.2009)

Автор: Постников Дмитрий Андреевич

Определены выделяемые органические кислоты горчицей белой в условиях стресса, показана активность выделяемых кислот в зоне корневого чехлика при долговременной экспозиции опытных растений в деионизированной воде.

Установлено, что существенное подкисление деионизированной воды происходит только у молодых растений горчицы белой, в фазе 2 - 4 настоящих листьев, особенно при создании стрессовых условий. Среди выделяемых органических кислот горчицей белой были идентифицированы раннее не определяемые кислоты – муравьиная, изомаслянная и валериановая.

Впервые исследован вопрос о мелиоративных возможностях сафлора в условиях Нечерноземной зоны.

Изучены и определены фитомелиоративные и фиторемедиационные свойства сафлора, которые подтверждены патентом РФ (Постников Д.А. Способ очистки почв от тяжелых металлов. Патент RU № 2365078 C1,опубликовано: 27.08.2009 Бюл. № 24), а также горчицы белой, и пиона молочноцветкового.

Впервые установлены аккумулирующие свойства сафлора при выращивании в условиях загрязнения почвы тяжелыми металлами.

Исследованы вопросы рециклинга осадка сточных вод при получении семенного картофеля, как альтернативного приема фиторемедиации при использовании регуляторов роста для управления продукционным процессом в формировании нового урожая.

Практическая значимость.

Проведенные исследования (университет Хоенхайм - Германия, Институт Физиологии Растений РАН имени К.А. Тимирязева, ДАОС, г. Долгопрудный, МО ВИР – п. Михнево и полученные результаты убедительно доказывают, что наряду с горчицей белой для фитомелиорации можно с успехом использовать сафлор, запашка зеленой массы которого в последействии оказывает положительное влияние на плодородные свойства почвы. Установлено, что сафлор, как и горчица белая может быть использован в качестве культуры - фитомелиоранта для восстановления почвенного плодородия, содержание фосфора в пахотном слое почвы возрастает на 6% при запашке горчицы белой и на 9% с сафлором, а содержание обменного калия увеличивается на 5 и 2% соответственно,

Установлено, что в условиях Нечерноземной зоны сидерация при использовании сафлора позволяет увеличить микробиологическую активность почвы по шкале Д.Г. Звягинцева до оценки - “сильная”.

По результатам полевых экспериментов по проблеме фиторемедиации загрязненных почв установлено, что сафлор является активным гипераккумулянтом, использование в чередовании с горчицей белой в течение 4 лет эффективно для полного цикла технологии фиторемедиации загрязненных почв.

Установлено, что пион молочноцветковый за 3 года снижает загрязненность корнеобитаемого слоя почвы тяжелыми металлами в условиях техногенного загрязнения в том числе по цинку и кадмию – на 23 и 21 %, а по меди и свинцу на 17 и 9 % соответственно (опыты в ГБС РАН).

Показано, что на почвах с высоким уровнем загрязнения тяжелыми металлами, как альтернативного приема фиторемедиации возможно возделывание семенного картофеля (полевые опыты - ВНИПТИОУ – Владимирская обл., п. Судогда).

Апробация результатов исследования. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях факультета почвоведения агрохимии и экологии, во время научных стажировок в Германии (1997, 1998, 1999, 2008), в Польше (2007), на международной конференции ЭКОСТОК – 2006 (г. Москва), на международной конференции: – V съезд общества физиологов растений России (Пенза, 2003) и симпозиуме - “Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования” (Пущино, 2003), а также на производственных конференциях г. Щелково (2004 - 2005 и г. Истра (2007 – 2009).

Личный вклад автора. Личное участие автора заключается в разработке научной гипотезы и алгоритма исследований. В течение 10 лет проведены при его непосредственном участии полевые и лабораторные модельные опыты в почвенной и водной культуре, лабораторные анализы. Проведенные эксперименты показали высокую значимость полученных результатов и убедительно доказали практическое значение новых и нетрадиционных культур при решении проблем фитомелиорации и фиторемедиации почв сельскохозяйственного назначения.

Публикации результатов исследований. Результаты диссертационной работы отражены в 31 печатных работах в научных, научно-производственных, научно-методических журналах и сборниках в том числе 9 в периодических научных изданиях перечня ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ на соискание ученой степени доктора наук.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, девяти глав, выводов и предложений производству, списка литературы, включающего 295 источников, в том числе 108 зарубежных авторов. Диссертация изложена на 261 странице машинописного текста, включает 60 таблиц, 17 рисунков, схем, диаграмм и отдельных приложений.

Благодарности: профессорам РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева Кондратьеву М.Н., Лошакову В.Г., научному консультанту – докт., биол., наук Автухович И.Е., а также профессору Таджикского государственного аграрного университета Норову М.С. Директорам организаций: МУП “ Истринский водоканал” Петрушину Ю.Н. и НИЭС Щербакову А.Ю.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. (обзор литературы)

Сущность и значение фитомелиорации и фиторемедиации в улучшении состояния почвенных ценозов

Раскрыты вопросы теории и практики фитомелиоративной концепции мирового и отечественного земледелия. Представлены основные проблемы, стоящие перед наукой и практикой по биологизации агросферы, показаны направления по которым необходимо развивать экологическую концепцию фитомелиорации, отдельно рассмотрен вопрос по корневым выделениям фитомелиоративых культур.

Обобщены научные результаты по проблеме фиторемедиации загрязненных почв различного назначения. Представлены наиболее интересные материалы по растениям гипераккумулянтам тяжелых металлов, рассмотрены вопросы теории и практики поступления катионов тяжелых металлов из почвенного раствора в ксилемные ткани растений. Отдельно представлены материалы по вопросам утилизации органоминеральных отходов и значения фиторемедиации почв сельскохозяйственного назначения.

Глава 2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Опыты в Германии в условиях почвенной культуры

с горчицей белой и рапсом (1998 – 1999)

Опыт был заложен на юге Германии (земля Баден-Вюртемберг). Использовали семена белой горчицы из России и рапса - немецкой селекции. Опыт проводили в условиях летней теплицы в вегетационных сосудах. При его закладке использовали метод рендомизации. Повторность 4-кратная. Содержание в почве подвижного калия- 3,4 (А-Л) мг/кг, фосфора 30 мг/кг (подвижного), рНсол, - 6,4; Сорг - 2,8%. Механический состав — средний суглинок, горизонт — А, влажность — 39%.

С целью изучения доступности фосфора и поступление его в растения использовали следующие его формы: труднорастворимый гиперфос (400 мг фосфора на 1 кг); легкорастворимый КН2РО4 (80 мг подвижного фосфора на 1 кг); в вариантах с легкорастворимым фосфором K2SO4 не вносили.

Высевали отобранные семена из расчета 10 шт. на сосуд. После прорастания в каждом сосуде оставляли 4 растения. Определяли биометрические (линейные размеры, число цветоносных побегов, влажную и сухую массу стеблей и корней) и агрохимические (содержание фосфора в растениях и почве) показатели.

Фосфор в почве определяли на фотометре по Мерфи и Рейли Murphy J., (Riley, 1962).

В растениях Фосфор определяли по Джексону М (Jackson М. L., 1984)

2.1.1 Схема вегетационного опыта

Схема опыта включала следующие варианты:

1 — почва без растений (контроль);

2 — гиперфос (апатит), доля СаО — 45%, Р2О5 — 30%;

3 — белая горчица;

4 — гиперфос + белая горчица;

5 — растворимый фосфор (КН2РО4);

6 — растворимый фосфор + белая горчица;

7 — рапс;


загрузка...