Влияние цеолита и извести на содержание никеля в плодах и листьях черной смородины


УДК 632.15 2007
Авторы: Роева Т.А.
ГНУ Всероссийский НИИ селекции плодовых культур,
г. Орел, 302530, Россия,  info@vniispk.ru
 
 
Никель является опасным загрязнителем окружающей среды. Он относится к группе тяжелых металлов. Поступление его в окружающую среду связано с выбросами металлообрабатывающих предприятий и с растущими темпами сжигания угля и нефти. Применение осадка сточных вод и некоторых фосфатных удобрений также может быть важным источником его поступления в агроэкосистемы [4].
Известно, что вследствие загрязнения почвы никелем происходит замедление роста и снижение продуктивности сельскохозяйственных культур. При длительном употреблении продуктов, содержащих никель в концентрациях, превышающих ПДК, отмечаются изменения в сердечно-сосудистой и дыхательной системах человека [7].
Превышающие ПДК концентрации никеля обнаружены в плодово-ягодной продукции, выращиваемой на территории ВНИИСПК, в том числе в ягодах некоторых сортов черной смородины [5].
Растения поглощают из почвы подвижные формы никеля. Реакция среды является интегральным фактором, во многом определяющим подвижность никеля в почве. Одним из приемов снижения кислотности почвы, и как следствие подвижности никеля, доступности его растениям, является известкование почвы [1]. Природные цеолиты, повышающие катионную емкость почвы, также используется для снижения токсичности тяжёлых металлов [2].
Целью нашей работы является оценка возможностей известкования и цеолитизации почвы как приема снижения тяжелых металлов в плодах черной смородины.
Место проведения, объект исследования
В лаборатории агроэкологии ГНУ ВНИИСПК под руководством к.с.-х. наук Кузнецова М.Н. ведется разработка технологии выращивания плодово-ягодной продукции, не содержащей повышенных количеств тяжелых металлов.
 В микрополевом опыте с чёрной смородиной сорта Кипиана проводились исследования влияния цеолита Хотынецкого месторождения и извести на содержание никеля в листьях и плодах черной смородины.
Схема опыта представлена в таблице 1. Известь вносилась в агрономически обоснованной дозе по 1 Нгидр. Поскольку цеолитизация почвы является новым нетрадиционным агроприемом, требовалось установить пределы действия этого приема и наиболее эффективные дозы. Поэтому цеолит в нашем опыте внесен в четырех дозах: 3, 8, 16, 24 т/га как на фоне минеральных удобрений, так и без них.
Почва опытного участка серая лесная, хорошо окультуренная, рН в солевой вытяжке от 5,0 до 6,1, содержание фосфора 30 до 60 мг/100 г почвы. Обеспеченность калием в 100 г почвы от 17 до 47 мг. Содержание гумуса от 3 до 4 %. Исходное содержание в почве подвижных форм никеля составило 0,14-0,47 мг/100 г сухой почвы и не превышает ПДК.
Методика исследования
Содержание никеля в образцах определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [5]. Математическая обработка данных выполнена с помощью программы EXEL.
Полученные данные представлены в таблице 1.
1. Содержание никеля в плодах и листьях черной смородины при внесении различных мелиорантов, мг/кг сырой массы

№ варианта
Варианты
Концентрация никеля
(ПДК Ni в плодах 0,5 мг/кг
сырой массы)
Плоды, мг/кг
Листья, мг/кг
1
контроль
0,17
88,9
2
известь 2т/га
0,10
71,1
3
цеолит 3 т/га
0,10
52,7
4
цеолит 8 т/га
0,05
29,8
5
цеолит 16т/га
0,05
25,7
6
цеолит 24 т/га
0,05
30,4
7
цеолит 3 т/га + известь 2 т/га
0,04
35,4
8
N90P90K90 + цеолит 3 т/га
0,07
31,7
9
N90P90K90 + известь 2 т/га
0,08
37,4
10
N90P90K90
0,11
60,1
11
N90P90K90 + цеолит 8 т/га
0,04
27,4
12
N90P90K90 + цеолит 16 т/га
0,05
19,5
13
N90P90K90 + цеолит 24 т/га
0,06
17,2
НСР 05
0,03
11,6
Содержание никеля в плодах чёрной смородины гораздо ниже (в 300-800 раз), чем в листьях, что подтверждает существование в растении физиологических барьеров, препятствующих поступлению тяжёлых металлов в генеративные органы [3].
В плодах и листьях черной смородины содержание никеля достоверно снизилось во всех вариантах по сравнению с контролем и не превышало ПДК.
Известкование почв наиболее часто предлагается в качестве способа снижения поступления тяжёлых металлов в растительную продукцию [1]. При этом для однолетних полевых культур показано, что известкование в агрономически целесообразных дозах эффективно снижает транслокацию ТМ в растения, причём на высокоокультуренных почвах эффективность этого приёма снижается [7].
В нашем опыте с чёрной смородиной на хорошо окультуренной почве традиционная агрономическая доза извести по 1 Н гидр. достоверно (на 41%) снизила содержание никеля в плодах черной смородины. Известкование на фоне минеральных удобрений привело к снижению содержания никеля на 53%. Доза извести 2 т/га и цеолита 3 т/га оказали одинаковое влияние на содержание никеля в плодах. Сочетание этих доз было более эффективным, чем применение каждого из мелиорантов по отдельности и на 77% снизило содержание никеля в плодах по сравнению с контролем. Влияние возрастающих доз цеолита на содержание никеля в плодах и листьях черной смородины показано на рисунках 1 и 2. Как видно из этих рисунков, наименьшая доза цеолита сильнее снижает содержание никеля в растении при использовании ее в сочетании с минеральными удобрениями.
Более высокие дозы цеолита (8, 16, 24 т/га) одинаково повлияли на содержание никеля в плодах как на фоне минеральных удобрений, так и без них: концентрация никеля снизилась в среднем в 3 раза по сравнению с контролем. Увеличение дозы цеолита свыше 8 т/га не приводило к дальнейшему снижению концентрации никеля в плодах.
Содержание никеля в плодах положительно коррелирует с содержанием никеля в листьях (коэффициент корреляции составил 0,85). Содержание никеля в листьях снижалось с 52,7 до 30,4 мг/кг при возрастании дозы цеолита с 3 до 24 т/га. Аналогичный эффект вызвало внесение 3 т/га цеолита совместно с NPK (317 мг/кг). На фоне минеральных удобрений возрастание дозы цеолита от 3 до 24 т/га ещё более снизило содержание никеля в листьях (до 17,2 мг/кг).
 
 
Рисунок 1. Влияние возрастающих доз цеолита на содержание никеля в плодах черной смородины.

Рисунок 2. Влияние возрастающих доз цеолита на содержание никеля в листьях черной смородины.


Выводы
На серой лесной хорошо окультуренной почве цеолитизация и известкование оказали достоверное влияние на содержание никеля в плодах и листьях черной смородины сорта Кипиана.
1. Доза извести 2 т/га снизила содержание никеля в плодах на 41% по сравнению с контролем. Сочетание 2 т/га извести с N90P90K90 снизило содержание никеля по сравнению с контролем на 53%.
2. Доза цеолита 3 т/га снизила содержание никеля в плодах на 41%, сочетание цеолита в дозе 3 т/га с минеральными удобрениями – на 59% по сравнению с контролем.
3. Цеолит в дозах 8,16 и 24 т/га на фоне минеральных удобрений и без них одинаково снижал концентрацию никеля в плодах. На снижение содержания никеля в листьях наиболее эффективно повлиял цеолит в сочетании с минеральными удобрениями.
 Увеличение дозы цеолита свыше 8 т/га не приводило к дальнейшему снижению концентрации никеля в плодах.
4. Влияние цеолита на содержание никеля в листьях черной смородины было аналогично их влиянию на содержание никеля в плодах: коэффициент корреляции составил 0,85.