Формы соединений марганца в почвах при моно- и полиэлементном загрязнении тяжелыми металлами - Автореферат

03.00.16 - Экология кандидата биологических наук Работа выполнена в РГКП Семипалатинский государственный педагогический институт. Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Панин Михаил Семенович Официальные оппоненты: доктор биологических наук Пузанов Александр Васильевич доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Наплекова Надежда Николаевна Защита диссертации состоится «___» ___________200 г. в ______ часов на заседании диссертационного совета Д.220.048.03 в ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет (630039, г.Новосибирск, ул.В этой связи, знания о содержании марганца в фоновых почвах, его транслокации в системе «почва-растение» в условиях моно-и полиэлементного загрязнения химическими элементами, о конкурентных взаимоотношениях с рядом химических элементов группы ТМ за реакционные центры, участвующих в формировании форм соединений исследуемого элемента, весьма важны и актуальны. Цель исследований: изучить содержание форм соединений марганца в темно-каштановой нормальной среднесуглинистой почве сухостепной зоны Восточного Казахстана в условиях моно-, би-и полиэлементного загрязнения тяжелыми металлами (Pb, Zn, Cu, Cd, Cr) и трансформацию его соединений в системе «почва - проростки пшеницы». Исследовать влияние различных доз марганца на фоне неодинакового содержания элементов минерального питания (NPK) на содержание форм соединений данного МЭ в исследуемой почве, его поведение в системе «почва - проростки пшеницы» и на РН почвенного раствора. Изучить влияние различных концентраций ТМ на содержание форм соединений марганца в почве, его трансформацию в системе «почва - проростки пшеницы», а также влияние на биопродуктивность проростков в условиях моно, би-и полиэлементного загрязнения исследуемой почвы. Транслокация марганца в системе «почва - проростки яровой пшеницы» нарастает с повышением концентрации элемента в почве и зависит от сопутствующей нагрузки элементов минерального питания и тяжелых металлов.В данной главе представлен обзор научных публикаций, посвященных: 1) экологической роли форм соединений марганца в почвах; 2) вопросам химической природы марганца и его биологического значения; 3) характеристике форм соединений элемента в почвах; 4) исследованиям факторов, влияющих на миграцию форм соединений марганца в почвах; 5) компартментации и конкурентным взаимоотношениям между ионами марганца и других химических элементов с активными центрами почвенной минеральной матрицы.Для достижения поставленной цели осуществлены вегетационные опыты и лабораторные исследования, определены физико-химические параметры почвы, проведена эколого-биогеохимическая и статистическая обработка полученных результатов. Моноэлементное загрязнение почвы Mn осуществляли легкорастворимой солью - MNCL2.4H2O, которую вносили в растворенном в дистиллированной воде виде в концентрациях: 50, 100, 200, 300, 400, 600, 1000, 1300, 1600, 2000, 4000, 8000, 10000, 13300 мг/кг воздушно-сухой почвы в пересчете на металл. Марганец в почву вносили в виде хорошорастворимой соли - MNCL2.4H2O, в дозах 100, 200, 300, 400 и 800 мг/кг воздушно-сухой почвы в пересчете на металл. С целью изучения действия различных доз N, P, K на РН почвенного раствора, поступление и трансформацию форм соединений Mn в отдельные образцы почвы вносили NH4NO3 в дозах 0,3; 0,45; 0,6 г/кг в пересчете на N; NAH2PO4 в дозах 0,2; 0,3; 0,4 г/кг в пересчете на P2O5; KCL в дозах 0,2; 0,3; 0,4 г/кг в пересчете на K2О. Марганец в почву вносили в виде соли MNCL2.4H2O в дозах 100, 200 и 300 мг/кг воздушно-сухой почвы в пересчете на металл.Однако внесение в почву дополнительных концентраций Mn в виде легкорастворимой соли приводило как к уменьшению доли элемента в виде одних форм, так и к увеличению в виде других форм, изменяя процентное соотношение форм соединений элемента в почве. При этом доли водорастворимых форм марганца и форм, связанных с органическим веществом почвы, практически всегда оставались минимальными: форм, связанных с органическим веществом - от 0,4% (min) до 1,78% (max), водорастворимых форм - от 0,57% (min) до 1,65% (max). Как показали лабораторные вегетационные опыты, применение элементов минерального питания на темно-каштановой среднесуглинистой почве как в моно-, так и полиэлементном вариантах (комплексно) оказывало влияние на содержание всех форм соединений Mn в почве. При нарастании дозы вносимого в почву Mn при постоянной дозе любого из элементов-биофилов (N, P, K) происходило увеличение содержания всех форм Mn. Содержание водорастворимых форм марганца значительно увеличивалось при одновременном внесении в почву как исследуемого МЭ, так и калия и особенно азота в форме хорошо растворимых солей.Как показали лабораторные вегетационные опыты, применение всех форм минерального питания, а также искусственное загрязнение легкорастворимыми соединениями ТМ исследуемой почвы как при моно-так и полиэлементном вариантах (комплексно) приводило к изменению РН почвенного раствора.