↓  Содержание в растениях  ↓

20
21
гнозировании статуса микроэлементов на территориях со значительным антропогенным воз-
действием. При оценке содержания кадмия, цинка в основных типах почв Западной Сибири 
(на примере Омской области) установлено (Ермохин и др., 2010): 1) их количество (валовое 
и подвижных форм) не превышает установленных значений ПДК, в то же время имеются 
территории, как с избытком, так и недостатком исследуемых элементов; 2) валовое содержа-
ние микроэлементов изменяется в пределах (мг/кг): 0.2 – 0.6 (Сd), 23.5 – 69.4 (Zn), процент-
ное соотношение подвижного и валового содержания микроэлементов изменяется в широ-
ком диапазоне и зависит от типа почв, их кислотности, количества гумуса и других факто-
ров. Тесная корреляционная связь установлена только для подвижного и валового кадмия 
(r=0.60). 
Наиболее тесные связи общего содержания микроэлементов в почве установлены с 
уровнем гумуса, физической глины, ила, полуторных окислов. 
Анализируя имеющиеся на сегодняшний день данные по нормированию содержания тя-
желых металлов в системе почва–растение–животное, большинство исследователей прихо-
дит к мнению, что разрабатывать ПДК должны совместно микробиологи, почвоведы, агро-
химики, ветеринары, гигиенисты, медики. 
В соответствии с поставленной целью были проведены модельные полевые и 
лабораторные исследования.
Следует отметить, что этап, направленный на установление математических закономерно-
стей действия микроэлементов в трофических цепях с учетом геохимических, агроэкологи-
ческих условий, специфики влияния определенного химического элемента на растительный 
и животный организм, имеет особое значение при экологическом нормировании. Получен-
ные в результате моделирования нормативы действия химических элементов в трофических 
цепях позволяют «управлять» процессом минерального питания растений и животных, а 
также диагностировать и предотвращать негативные процессы, вызванные избытком, недо-
статком или дисбалансом микроэлементов в объектах окружающей среды. 
С учетом анализируемого теоретического материала по вопросам нормирования химиче-
ских элементов, нами была установлена динамическая схема взаимодействия химических 
элементов в системе почва – удобрения – растения – животные на основе принципов 
ИСПРОД (Ермохин и др., 2002; Ермохин, 2014; Синдирева и др., 2012; Трубина, 2002). Для 
каждого из изученных микроэлементов согласно данной схеме была разработана модель 
прогноза их действия в системе почва-растение-животное.
В соответствии с поставленной целью и задачами были проведены многолетние полевые и 
лабораторные исследования. Объектами исследований являлись: микроэлементы (кадмий, 
цинк), основные типы почв Омской области, растения кормовых и овощных культур, лабора-
торные животные – белые беспородные крысы. Полевые опыты были заложены в условиях 
южной лесостепи Омской на лугово-черноземной почве. 
Кадмий, цинк в виде сухих ацетатных солей вносили вручную, предварительно смешав 
с сухой почвой. Дозы (в кг/га) внесения микроэлементов, рассчитанные с учетом 
установленных ПДК и фактического содержания элементов в почве, соответствуют 0.5; 1; 2 
ПДК. 
Закладку опытов с микроудобрениями, учет, наблюдения, отбор, анализ растительных 
и почвенных образцов на содержание макро- и микроэлементов (N, P, K, Cd, Ni, Zn, Se, Cu, 
Pb и др.) проводили по общепринятым методикам. Лабораторные исследования проводили 
на базе лаборатории кафедры агрохимии, экологии, природопользования и биологии ФГБОУ 
ВО Омский ГАУ, в ФГБУ ЦАС «Омский». Уборку производили с каждого варианта поле-
вого опыта сплошным способом. 
После уборки урожая, полученные корма вводили в рацион лабораторных животных бе-
лых беспородных крыс согласно вариантам полевого опыта. 
По окончании эксперимента проводили биохимические, гематологические, гистологиче-
ские исследования совместно с сотрудниками Института ветеринарной медицины и биотех-

20
21
гнозировании статуса микроэлементов на территориях со значительным антропогенным воз-
действием. При оценке содержания кадмия, цинка в основных типах почв Западной Сибири 
(на примере Омской области) установлено (Ермохин и др., 2010): 1) их количество (валовое 
и подвижных форм) не превышает установленных значений ПДК, в то же время имеются 
территории, как с избытком, так и недостатком исследуемых элементов; 2) валовое содержа-
ние микроэлементов изменяется в пределах (мг/кг): 0.2 – 0.6 (Сd), 23.5 – 69.4 (Zn), процент-
ное соотношение подвижного и валового содержания микроэлементов изменяется в широ-
ком диапазоне и зависит от типа почв, их кислотности, количества гумуса и других факто-
ров. Тесная корреляционная связь установлена только для подвижного и валового кадмия 
(r=0.60). 
Наиболее тесные связи общего содержания микроэлементов в почве установлены с 
уровнем гумуса, физической глины, ила, полуторных окислов. 
Анализируя имеющиеся на сегодняшний день данные по нормированию содержания тя-
желых металлов в системе почва–растение–животное, большинство исследователей прихо-
дит к мнению, что разрабатывать ПДК должны совместно микробиологи, почвоведы, агро-
химики, ветеринары, гигиенисты, медики. 
В соответствии с поставленной целью были проведены модельные полевые и 
лабораторные исследования.
Следует отметить, что этап, направленный на установление математических закономерно-
стей действия микроэлементов в трофических цепях с учетом геохимических, агроэкологи-
ческих условий, специфики влияния определенного химического элемента на растительный 
и животный организм, имеет особое значение при экологическом нормировании. Получен-
ные в результате моделирования нормативы действия химических элементов в трофических 
цепях позволяют «управлять» процессом минерального питания растений и животных, а 
также диагностировать и предотвращать негативные процессы, вызванные избытком, недо-
статком или дисбалансом микроэлементов в объектах окружающей среды. 
С учетом анализируемого теоретического материала по вопросам нормирования химиче-
ских элементов, нами была установлена динамическая схема взаимодействия химических 
элементов в системе почва – удобрения – растения – животные на основе принципов 
ИСПРОД (Ермохин и др., 2002; Ермохин, 2014; Синдирева и др., 2012; Трубина, 2002). Для 
каждого из изученных микроэлементов согласно данной схеме была разработана модель 
прогноза их действия в системе почва-растение-животное.
В соответствии с поставленной целью и задачами были проведены многолетние полевые и 
лабораторные исследования. Объектами исследований являлись: микроэлементы (кадмий, 
цинк), основные типы почв Омской области, растения кормовых и овощных культур, лабора-
торные животные – белые беспородные крысы. Полевые опыты были заложены в условиях 
южной лесостепи Омской на лугово-черноземной почве. 
Кадмий, цинк в виде сухих ацетатных солей вносили вручную, предварительно смешав 
с сухой почвой. Дозы (в кг/га) внесения микроэлементов, рассчитанные с учетом 
установленных ПДК и фактического содержания элементов в почве, соответствуют 0.5; 1; 2 
ПДК. 
Закладку опытов с микроудобрениями, учет, наблюдения, отбор, анализ растительных 
и почвенных образцов на содержание макро- и микроэлементов (N, P, K, Cd, Ni, Zn, Se, Cu, 
Pb и др.) проводили по общепринятым методикам. Лабораторные исследования проводили 
на базе лаборатории кафедры агрохимии, экологии, природопользования и биологии ФГБОУ 
ВО Омский ГАУ, в ФГБУ ЦАС «Омский». Уборку производили с каждого варианта поле-
вого опыта сплошным способом. 
После уборки урожая, полученные корма вводили в рацион лабораторных животных бе-
лых беспородных крыс согласно вариантам полевого опыта. 
По окончании эксперимента проводили биохимические, гематологические, гистологиче-
ские исследования совместно с сотрудниками Института ветеринарной медицины и биотех-
нологии Омского ГАУ, Омского государственного медицинского университета. Оценку 
опытных данных и выявление взаимосвязей в системе почва–растение-животное производи-
ли методами дисперсионного, регрессионного и корреляционного анализов. 
Первичным звеном для оценки являлась почва, где предусматривалось установление пре-
дельно допустимой концентрации микроэлемента. Согласно публикациям В.Б. Ильина 
(1991), нормирование содержания микроэлементов в почве может преследовать различные 
цели исходя из функциональной многозначности почвы (почва – природное тело, компонент 
биогеоценоза, почва – средство и объект сельскохозяйственного использования, почва – сре-
да обитания).
Механизм нормирования химических элементов в почве зависит от его цели. Почвы, 
только начавшие загрязняться, должны быть подвергнуты жесткому контролю для полного 
сохранения их нативных свойств. Поэтому если содержание нормируемого химического 
элемента не является высоким, требуются особо чувствительные методы. В связи с этим в 
рамках данного направления исследования изучено влияние ряда микроэлементов на микро-
биологическую активность почвы. Это дало возможность использовать микробиологические 
тесты в целях установления оптимальных и критических уровней влияния микроэлементов 
на почвенную микрофлору с целью сохранения и оптимизации природных свойств почвы как 
компонента биоценоза. Данные микробиологических тестов сопоставлялись с результатами, 
полученными при изучении реакции других организмов трофических цепей, учитывая как 
агрономический, так и санитарно-гигиенический аспекты. 
Наши исследования были проведены на лугово-черноземной почве с рН водной вы-
тяжки 6.5–7.0, суммой поглощенных оснований 31–38 мг-экв/100 г почвы, сравнительно вы-
соким содержанием органического вещества, общей поглотительной способностью. Обычно 
«сопротивляемость» данной почвы к металлам-загрязнителям в несколько раз выше, чем у 
легкой песчаной кислой почвы. По мнению ряда исследователей (Алексеев, 1987; Ильин, 
1991), суглинистые нейтральные почвы могут накапливать большие количества микроэле-
ментов с меньшей степенью риска для среды. Однако общая химическая неустойчивость та-
ких почв приводит к пониженной биологической активности, снижению или повышению рН 
и в последующем – к деградации органоминеральных комплексов, снижению активности 
почвенных микроорганизмов, ферментов (Авдонин, 1979; Галиулин, 1989; Колесников и 
др., 1999; Краснова, 1982). По мнению ряда авторов (Каббата-Пендиас, Пендиас, 1989) в 
почвах, сильно загрязненных химическими элементами, численность мезо- и макробиоты 
снижается, их метаболизм тормозится, и в конечном итоге все организмы могут исчезнуть. 
Так, нами было установлено, что при увеличении концентрации данных элементов в 
почве в 2 раза по сравнению с ПДК количество нитратного азота снижалось при избытке 
цинка в 1.7 и кадмия – в 1.5 раза. Таким образом, химическая нагрузка на почву в виде 
высоких доз микроэлементов приводит к понижению биологической активности – 
интенсивности процесса нитрификации. В то же время количество микроорганизмов, 
мобилизующих трехкальцийфосфаты, увеличивается в почве при внесении цинка 1.3 раза и 
снижается с внесением кадмия в 1.4 раза к периоду уборки сельскохозяйственных культур 
(Ермохин и др., 2002). 
Известно, что для определения нормативов содержания микроэлементов в почве в 
первую очередь следует руководствоваться их подвижными формами. Поэтому нашими ис-
следованиями установлен коэффициент интенсивности действия единицы внесенных эле-
ментов на содержание подвижных форм его в почве. Такой критерий зависит от многих 
свойств почвы и должен быть дифференцирован для определенного ее типа. Установленные 
нашими исследованиями нормативы позволяют прогнозировать накопление химического 
или напротив, рассчитать дозировку внесения элемента, необходимую для достижения опти-
мальной или токсичной концентрации. Данный норматив используется для установления 
оптимального и критического содержания микроэлементов в растениях, применяемых для 
разных целей (агрономической или санитарно-гигиенической) нормирования. 

22
23
Исследования ряда авторов по балансу химических элементов в почвах показывают, 
что концентрация многих металлов в верхнем пахотном слое почв в глобальном масштабе 
возрастает с расширением индустриальной и сельскохозяйственной деятельности. Особый 
интерес представляет анализ изменения содержания подвижных форм металлов в почве в 
результате их антропогенного внесения. В связи с этим в наших исследованиях изучено со-
держание подвижной формы микроэлементов до и после внесения Cd, Zn в почву (табл. 1). 
Исследования показали, что при поступлении дополнительных количеств микроэлементов 
в почву наблюдаются явления взаимодействия между находящимися в ней ионами, что объ-
ясняется множеством факторов (реакцией почвенно-поглощающего комплекса, конкуренци-
ей ионов, хелатообразованием, микробиологической реакцией и т.д.). Установленные зако-
номерности влияния одних ионов на другие (табл. 1) имеют особое значение для проведения 
агроэкологического мониторинга и позволяют рассчитать коэффициенты «b», позволяющие 
оценить изменение подвижной формы микроэлементов при применении 1 кг/га кадмия, цин-
ка.
Таблица 1 

жүктеу/скачать 6.49 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: