Тяжелые металлы в почве и сельскохозяйственной продукции в условиях Тюменской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.03, кандидат биологических наук Ваймер, Александр Александрович

• Ваймер, Александр Александрович
• кандидат биологических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Ваймер, Александр Александрович

Введение.

1. Состояние изучаемого вопроса.

2. Условия и методика проведения исследований.

2.1. Климатические условия.

2.2. Характеристика почвы опытных хозяйств.

2.3. Методика исследований.

3. Содержание тяжелых металлов в почвах лесостепной зоны Тюменской области.

4. Содержание тяжелых металлов в растительной продукции в хозяйствах Тюменской области .)/.

5. Тяжелые металлы в овощной продукции Тюменской области

6. Содержание тяжелых металлов в продукции животноводства в Тюменской области.

Выводы.

Предложение производству.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Тяжелые металлы в почве и сельскохозяйственной продукции в условиях Тюменской области»

В настоящее время основные направления научно-исследовательских работ в области сельского хозяйства связаны с вопросом охраны окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов. Особенно остро этот вопрос стоит по отношению к почве. Загрязнение ее происходит веществами химического и биологического происхождения выше предельно допустимой концентрации (ПДК). Основным источником загрязнения почв в пашне являются отходы животноводческих комплексов, средства химизации сельского хозяйства (удобрения, пестициды), выхлопные газы автотранспорта, сточные воды населенных пунктов и др. (Б.С. Носко и др. ,1989).

Экологическое состояние почвенного и растительного покрова лесостепной зоны Сибири в очень большой степени определяется сельскохозяйственной деятельностью. Ведущие почвоведы Сибири (В.И. Волковинцер, И.М. Гаджиев, Р.В. Ковалев, В.М. Курачев, 1990)отмечают, что усложнение технологии сельскохозяйственного производства сопровождается увеличением степени экологического риска, особенно в большей степени это касается химизации сельского хозяйства. По данным Г.А. Жукова (1989), применение минеральных удобрений в Западной Сибири за последние три десятилетия увеличилось в 40 раз.

Использование минеральных удобрений и ядохимикатов в больших дозах и на значительных площадях сопровождается загрязнением как агроланд-шафтов, так и прилегающих водоемов. При систематическом внесении высоких доз фосфорных удобрений происходит загрязнение почв и растений фтором, мышьяком, цинком, стронцием, селеном, ураном и др. В определенных условиях высокие дозы калийсодержащих удобрений способствуют еще более интенсивному поступлению в почву и растения тяжелых металлов, при этом снижается содержание кальция и магния. ( Н.И. Туренков,1989).

Остатки агрохимикатов или продукты их метаболизма могут накапливаться в природной среде, мигрировать по цепям питания и вызывать нежелательные эффекты в природе, а также загрязнять продукты питания, корма и воду (П. С. Жукова, 1989).

В условиях Сибири проблемы, связанные с загрязнением почвы, продукции растениеводства, овощеводства и животноводства тяжелыми металлами изучены в недостаточной степени. По вопросу загрязнения выше перечисленных индикаторов исследования имеют весьма неполные данные, которые, как правило, не увязываются с уровнем химизации хозяйств за прошедшие годы. В связи с этим есть острая необходимость изучения экологических проблем, обусловленных сельскохозяйственным производством. Знание и решение их позволит уменьшить или устранить загрязнение почвы и грунтовых вод тяжелыми металлами и получать экологически чистую продукцию растениеводства, овощеводства и животноводства.

Негативные изменения в окружающей среде Тюменской области способны провоцировать заболевания населения и создавать условия для проявления различных видов риска - генетического, иммунопатогенного, онкогенно-го, репродуктивного и др. Антропогенные факторы даже при невысоких дозах воздействия способны вызывать значительные нарушения здоровья человека. Продолжается рост общей заболеваемости населения, превысивший в 1996 г. средний показатель по России. Средняя продолжительность жизни по прежнему остается ниже общероссийского уровня и продолжает сокращаться. (Экологическое состояние. Тюменской области, 1997).

Повсеместное использование в земледелии разного рода химических соединений обострило проблему ухудшения качества растениеводческой продукции. В связи с этим в настоящее время уделяется большое внимание содержанию в кормах и продуктах питания тяжелых металлов, которые способствуют появлению специфических заболеваний человека и животных. Антропогенное давление на окружающую среду в сфере сельскохозяйственного производства достигло такой силы, что дальнейшее использование средств химизации, направленных на повышение урожайности культурных растений в Западной Сибири, требует существенной корректировки.

Цель исследований - провести экологическую и санитарно-гигиеническую оценку состояния почвы, продукции растениеводства, овощеводства и животноводства в зависимости от уровня химизации хозяйств лесостепной зоны Западной Сибири, наметить пути снижения экотоксикантов в агроландшафтах.

Задачи исследований.

1. Выявить особенности накопления тяжелых металлов в почве при использовании различных уровней химизации в растениеводстве.

2. Изучить состояние почв на предмет содержания тяжелых металлов в пригородных хозяйствах овощеводческого направления.

3. Провести экологическую и санитарно-гигиеническую оценку зерновых, зернобобовых, пропашных культур и многолетних трав по кумуляции тяжелых металлов в базовых хозяйствах с разным уровнем использования минеральных удобрений. Сделать анализ состояния указанной продукции в масштабах области.

4. Исследовать овощную продукцию и картофель в Тюменской области на загрязнение их тяжелыми металлами.

5. Изучить санитарно-гигиеническое состояние продукции животноводства по содержанию ТМ в базовых хозяйствах и в целом по области.

6. Установить зависимость между содержанием тяжелых металлов в почве, растениях и продукции животноводства.

7. Наметить мероприятия по снижению экотоксикантов в почве и сельскохозяйственной продукции.

Научная новизна. В условиях Западной Сибири для хозяйств с различным уровнем химизации (низким, средним, высоким) впервые изучено санитарно-гигиеническое и экологическое состояние почвы, зерновых, кормовых и овощных культур, мяса и молока по содержанию тяжелых металлов. Сравнение данных показателей с ПДК и знание уровня и длительности процесса химизации дает возможность прогнозировать и экстраполировать накопление тяжелых металлов в почве и кормах для различных хозяйств лесостепной зоны. В случае превышения некоторых тяжелых металлов величины ПДК будут вестись поиски принципиально новых способов выращивания сельскохозяйственных культур, которые бы не только обеспечили высокую продуктивность пахотных земель, но и не наносили ущерба биосфере.

Практическая значимость. Решение перечисленных задач позволяет совершенствовать контроль за содержанием тяжелых металлов в почве и сельскохозяйственной продукции. Представленная научная работа дает информацию об уровне существующего загрязнения почвенного и растительного покрова тяжелыми металлами, динамику этого процесса, факторы, способствующие увеличению их в растениях, на данной основе предложены приемы, снижающие поступление тяжелых металлов в сельскохозяйственную продукцию. Это позволит снизить или устранить различные заболевания человека и животных, обусловленных тяжелыми металлами. Полученные результаты послужат основой для последующего мониторинга за состоянием окружающей среды по содержанию тяжелых металлов.

Рабочая гипотеза. Предполагалось, что повышение уровня химизации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур не в полной мере характеризует интенсификацию системы земледелия с экологических позиций. Произвольное увеличение уровня химизации приводит к загрязнению окружающей среды, продукции растениеводства, овощеводства и животноводства, способствует деградации почвы и нарушению биологического равновесия в экологических системах. Интенсивность современных систем земледелия следует определять не уровнем применения средств химизации, а уровнем воспроизводства почвенного плодородия и величиной экологически чистого урожая с 1 га пашни. Для этого все звенья современных систем земледелия должны основываться на общебиологических законах, в полной мере их учитывать и реализовывать.

Предполагалось, что в данной работе наибольший уровень загрязнения почвы, грунтовых вод, продукции растениеводства и животноводства тяжелыми металлами будет отмечаться в условиях интенсивного применения средств химизации (ОПХ «Заводоуковское»). Не исключалась возможность загрязнения отдельными тяжелыми металлами при среднем уровне использования химизации за счет технологических отходов ( свинец) и более интенсивного движения автотранспорта в пригородной зоне ( Учхоз ТГСХА). В условиях низкой степени применения средств химизации загрязнение почвы тяжелыми металлами будет наименьшим.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 197 страницах. Состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. В тексте 39 таблиц, 26 приложений, список использованной литературы включает 179 работ, из них 11 иностранных. Автор выражает искреннюю благодарность главному агроному Учхоза ТГСХА Бородину Н.И. и директору Тюменской областной проектно-изыскательской станции химизации Савиных В.А. за оказанную помощь в проведении исследований.