Тяжелые металлы в окружающей среде

44
45
среде может происходить высокими темпами, имея как техногенное (атмосферные выбросы 
и стоки промышленных предприятий), так и агрогенное (средства химизации земледелия) 
происхождение (Ильин, 2012). 
Осознавая решающее значение средств химизации и, прежде всего, минеральных 
удобрений для обеспечения высокой продуктивности земледелия, следует помнить и о их 
возможном негативном влиянии на окружающую среду из-за имеющихся в них токсичных 
примесей, в т.ч. ТМ. Содержание ТМ в удобрениях зависит от состава исходного сырья и 
технологии производства, и по данным различных авторов значительно варьирует, составляя 
иногда заметные величины (Алексеев, 1987; Державин, 1991; Тяжелые металлы …, 1997; и 
др.). Очевидно, что количество ТМ, поступающее в почву агроценоза с удобрениями зависит 
и от их доз. По мнению (Державин, 1991; Красницкий, 2002; и др.), при существующем в 
отечественном земледелии уровне химизации, потребуются сотни лет, чтобы содержание ТМ 
в пахотных почвах существенно возросло. Однако в некоторых регионах было отмечено 
(Ильин, 2012; Кизильская и др., 2011; Просянников, 2014; и др.) заметное увеличение содер-
жания ТМ в почвах сельскохозяйственных угодий. Фиксируемое в ряде случаев снижение 
содержания отдельных ТМ в пахотных почвах связывают с уменьшением применения удоб-
рений (Фирсов и др., 2014). В то же время, по мнению (Ягодин и др., 1996) систематическое 
применение минеральных удобрений позволяет снизить уровень содержания ТМ.
Минеральные удобрения, помимо прямого действия на процессы накопления ТМ в 
почве, могут оказывать и заметное косвенное влияние. Сельскохозяйственное использование 
почвы и внесение удобрений, влияя на почвенные физико-химические свойства (содержание 
гумуса, реакция среды, концентрация и соотношение ионов и т.д.), отражаются на подвиж-
ности ТМ и их фонде в целом (Алексеев, 1987; Ильин, 2012; Тяжелые металлы …, 1997).
Проведенные исследования влияния длительного внесения минеральных удобрений 
на валовое содержание ТМ в почвах агроценозов дали неоднозначные результаты. В опытах 
(Минеев и др., 2007; Протасова, Горбунова, 2010; Потатуева, 2013; Федькин, 2014; и др.) 
многолетнее применение удобрений не оказало существенного влияния на почвенное содер-
жание ТМ; в работе (Минеев, Гомонова, 1993) наблюдалась тенденция накопления валовых 
ТМ, а в исследованиях (Лучицкая, Личко, 2005) отмечено увеличение содержания в почве 
некоторых ТМ. Содержание подвижных форм ТМ в почвах агроценозов в связи с длитель-
ным применением удобрений в различных исследованиях также изменялось разнонаправле-
но. В опытах (Потатуева, 2013) количество подвижных форм ТМ в почве возрастало соответ-
ственно дозам вносимых удобрений; в работе (Минеев и др., 2007) отмечалась тенденция 
накопления кислоторастворимых форм ТМ. В исследованиях (Минеев, Гомонова, 1993) дли-
тельное применение NK-удобрений увеличивало почвенное содержание подвижных соеди-
нений ТМ, а при дополнительном внесении фосфора оно снижалось до уровня не удобрен-
ной почвы. В то же время, по данным (Алметов, 1996) длительное применение удобрений не 
привело к увеличению в почве содержания подвижных форм ТМ; в работе (Черникова, Кар-
пов, 2014) установлено, что различные системы применения удобрений значительно снижали 
накопление в почве подвижных соединений ТМ и степень их подвижности по сравнению с 
не удобрявшимися участками. 
Изучению содержания ТМ в растениях в зависимости от степени агрогеной нагрузки 
на агроценоз также посвящено значительное количество работ, однако имеющаяся информа-
ция, нередко, противоречива. Так, одни авторы утверждают, что между содержанием ТМ в 
почве и их поступлением в растения существует тесная прямая связь с высоким коэффициен-
том корреляции (Тяжелые металлы …, 1997; Большаков и др., 1993; и др.), тогда как в других 
исследованиях указывается на слабость этой связи или ее отсутствие (Потатуева, 2013; и 
др.). 
В научной литературе есть сведения о снижении уровня содержания ТМ в раститель-
ной продукции при систематическом интенсивном применении минеральных удобрений 
(Ягодин и др., 1996; Гришина, Иванова, 1997; Потатуева и др., 1984; и др.), а также об увели-

44
45
среде может происходить высокими темпами, имея как техногенное (атмосферные выбросы 
и стоки промышленных предприятий), так и агрогенное (средства химизации земледелия) 
происхождение (Ильин, 2012). 
Осознавая решающее значение средств химизации и, прежде всего, минеральных 
удобрений для обеспечения высокой продуктивности земледелия, следует помнить и о их 
возможном негативном влиянии на окружающую среду из-за имеющихся в них токсичных 
примесей, в т.ч. ТМ. Содержание ТМ в удобрениях зависит от состава исходного сырья и 
технологии производства, и по данным различных авторов значительно варьирует, составляя 
иногда заметные величины (Алексеев, 1987; Державин, 1991; Тяжелые металлы …, 1997; и 
др.). Очевидно, что количество ТМ, поступающее в почву агроценоза с удобрениями зависит 
и от их доз. По мнению (Державин, 1991; Красницкий, 2002; и др.), при существующем в 
отечественном земледелии уровне химизации, потребуются сотни лет, чтобы содержание ТМ 
в пахотных почвах существенно возросло. Однако в некоторых регионах было отмечено 
(Ильин, 2012; Кизильская и др., 2011; Просянников, 2014; и др.) заметное увеличение содер-
жания ТМ в почвах сельскохозяйственных угодий. Фиксируемое в ряде случаев снижение 
содержания отдельных ТМ в пахотных почвах связывают с уменьшением применения удоб-
рений (Фирсов и др., 2014). В то же время, по мнению (Ягодин и др., 1996) систематическое 
применение минеральных удобрений позволяет снизить уровень содержания ТМ.
Минеральные удобрения, помимо прямого действия на процессы накопления ТМ в 
почве, могут оказывать и заметное косвенное влияние. Сельскохозяйственное использование 
почвы и внесение удобрений, влияя на почвенные физико-химические свойства (содержание 
гумуса, реакция среды, концентрация и соотношение ионов и т.д.), отражаются на подвиж-
ности ТМ и их фонде в целом (Алексеев, 1987; Ильин, 2012; Тяжелые металлы …, 1997).
Проведенные исследования влияния длительного внесения минеральных удобрений 
на валовое содержание ТМ в почвах агроценозов дали неоднозначные результаты. В опытах 
(Минеев и др., 2007; Протасова, Горбунова, 2010; Потатуева, 2013; Федькин, 2014; и др.) 
многолетнее применение удобрений не оказало существенного влияния на почвенное содер-
жание ТМ; в работе (Минеев, Гомонова, 1993) наблюдалась тенденция накопления валовых 
ТМ, а в исследованиях (Лучицкая, Личко, 2005) отмечено увеличение содержания в почве 
некоторых ТМ. Содержание подвижных форм ТМ в почвах агроценозов в связи с длитель-
ным применением удобрений в различных исследованиях также изменялось разнонаправле-
но. В опытах (Потатуева, 2013) количество подвижных форм ТМ в почве возрастало соответ-
ственно дозам вносимых удобрений; в работе (Минеев и др., 2007) отмечалась тенденция 
накопления кислоторастворимых форм ТМ. В исследованиях (Минеев, Гомонова, 1993) дли-
тельное применение NK-удобрений увеличивало почвенное содержание подвижных соеди-
нений ТМ, а при дополнительном внесении фосфора оно снижалось до уровня не удобрен-
ной почвы. В то же время, по данным (Алметов, 1996) длительное применение удобрений не 
привело к увеличению в почве содержания подвижных форм ТМ; в работе (Черникова, Кар-
пов, 2014) установлено, что различные системы применения удобрений значительно снижали 
накопление в почве подвижных соединений ТМ и степень их подвижности по сравнению с 
не удобрявшимися участками. 
Изучению содержания ТМ в растениях в зависимости от степени агрогеной нагрузки 
на агроценоз также посвящено значительное количество работ, однако имеющаяся информа-
ция, нередко, противоречива. Так, одни авторы утверждают, что между содержанием ТМ в 
почве и их поступлением в растения существует тесная прямая связь с высоким коэффициен-
том корреляции (Тяжелые металлы …, 1997; Большаков и др., 1993; и др.), тогда как в других 
исследованиях указывается на слабость этой связи или ее отсутствие (Потатуева, 2013; и 
др.). 
В научной литературе есть сведения о снижении уровня содержания ТМ в раститель-
ной продукции при систематическом интенсивном применении минеральных удобрений 
(Ягодин и др., 1996; Гришина, Иванова, 1997; Потатуева и др., 1984; и др.), а также об увели-
чении содержания ТМ в растениях при повышенных дозах удобрений (Волкова, 2014; и др.). 
Неоднократно отмечалось, что выращивание растений на относительно загрязненных ТМ 
почвах и длительное внесение высоких доз туков не сопровождалось накоплением этих пол-
лютантов в урожае культур выше уровня, установленного действующими санитарно-
гигиеническими нормативами (Шильников и др., 1994; Ильин, 1991; Белоус и др., 2010; 
Шильников и др., 2008; и др.). Указывается на наличие у растений специфических защитных 
механизмов, благодаря которым поток избыточных ТМ в органы запасания ассимилятов су-
щественно ограничивается (Ильин, 2012). 
Во многих работах отмечается, что масштабы и характер поступления ТМ в растения 
в значительной степени определяются видом (семейством) выращиваемой культуры (Ильин, 
2012; Алексеев, 1987; Тяжелые металлы …, 1997; Большаков и др., 1993; и др.). В ряде ис-
следований установлено, что элементы загрязнители накапливаются в различных органах 
растения неравномерно: наименьшее их количество обнаруживается в репродуктивных орга-
нах (семена, плоды, клубни), а наибольшее – в вегетативной массе и, особенно, в корнях 
(Ильин, 2012; Алексеев, 1987; Тяжелые металлы …, 1997; и др.). В то же время, толерант-
ность одной и той же культуры к избытку ТМ в окружающей среде у разных авторов, иногда,
оценивается неодинаково. Так, в исследованиях (Гришина, Иванова, 1997) картофель был 
наиболее устойчивой культурой при выращивании на повышенных фонах ТМ, а в работе 
(Ильин, 1991) защитные возможности этой культуры были наименьшими в сравнении с ря-
дом овощных культур. Следует отметить и широкий диапазон концентраций ТМ в конкрет-
ных культурах, имеющийся в работах различных авторов. 
Важным разделом эколого-агрохимических исследований является определение балан-
са тех или иных химических элементов и соединений в экосистемах разного уровня. Расчет 
баланса ТМ (полного или хозяйственного) в агроценозах позволяет определить их текущее аг-
роэкологическое состояние, оценить перспективу изменения этой обстановки, дать прогноз 
развития ситуации (Тяжелые металлы …, 1997; Красницкий, 2002; Обухов, Попова, 1992; Ти-
хомирова, 2004; и др.). Следует отметить, что баланс ТМ, рассчитанный в исследованиях раз-
ных авторов, складывался разнонаправлено. В ряде исследований (Тяжелые металлы …, 1997; 
Обухов, Попова, 1992; Тихомирова, 2004; и др.) зафиксирован положительный баланс ТМ и, 
соответственно, их аккумуляция в агроценозах; вынос ТМ не превышал 10-12% от поступле-
ния этих элементов с удобрениями. Расчет баланса в работе (Потатуева, 2013) показал, что 
внесенные с удобрениями количества ТМ ежегодно выносятся с урожаями; резко отрицатель-
ным был баланс ТМ в опытах (Смуров и др., 2014). В работе (Потатуева и др., 1994) вынос не-
которых ТМ (Cd, Ni, Zn и др.) превышал поступление с удобрениями, тогда как для других 
элементов (например, Sr) поступление было значительно больше, чем вынос урожаем. 
Таким образом, анализ литературных источников показал, что имеющиеся данные о 
влиянии средств химизации земледелия на содержание ТМ в почвах и растениях агроэкоси-
стем довольно противоречивы. Очевидно, что такая неоднозначность вполне закономерна, 
т.к. в разных исследованиях были различные дозы и состав вносимых минеральных удобре-
ний, выращиваемые культуры и их урожайность, почвенно-климатические условия и др. В 
этой связи получение дополнительной региональной информации о нативном содержании 
ТМ в почвах и растениях, изменении этих параметров при различной интенсивности приме-
нения удобрений, особенностях формирования баланса ТМ в агроценозах, имеет достаточно 
важное экологическое и агрохимическое значение. 
Цель наших исследований – в длительном полевом стационарном опыте изучить спе-
цифику изменения почвенного фонда тяжелых металлов и их поступления в растения при 
различной интенсивности применения минеральных удобрений в агроценозе и рассчитать 
хозяйственный баланс этих химических элементов.

жүктеу/скачать 6.49 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: