Вивчення методів оцінки рівня забруднення ґрунту важкими металами під промисловими виноградними насадженнями, які розташовані поблизу автошляхів. Дослідження можливості зниження фітотоксичності важких металів за рахунок внесення цеоліту і торфу.
Аннотация к работе
В останні роки зафіксовано зменшення середньорічної врожайності винограду, яка в 2-3 рази нижче, ніж здатен забезпечити природній рівень родючості ґрунту та потенційні можливості рослини. Мета роботи - встановити вміст важких металів (Pb, Cu, Zn, Fe) у ґрунті та органах виноградної рослини, виявити вплив важких металів на ріст і розвиток рослин винограду та дослідити можливість зниження фітотоксичності ВМ шляхом використання цеоліту і торфу. Для досягнення поставленої мети було передбачено вирішення наступних завдань: оцінити ступінь забруднення ґрунту ВМ під промисловими виноградними насадженнями, які розташовані поблизу автошляхів; визначити вміст ВМ в органах виноградної рослини в умовах антропогенного забруднення; виявити вплив ВМ у дозі пяти гранично допустимих концентрацій (ГДК) на транслокацію Pb, Cu, Zn, Fe до рослин винограду; вивчити вплив ВМ на агробіологічні та фізіолого-біохімічні показники виноградної рослини; дослідити можливість зниження фітотоксичності ВМ за рахунок внесення цеоліту і торфу та визначити їх оптимальне співвідношення до ґрунту; визначити економічну ефективність застосування цеоліту і торфу для зниження негативного впливу ВМ на вихід саджанців винограду. У процесі виконання дисертаційної роботи були використані наступні методи: агробіологічні - для визначення довжини та діаметру пагонів, ступеню визрівання пагонів, площі листкової поверхні, врожайності; фізіологічні - для визначення інтенсивності дихання, обводнення тканин, вмісту легкоутримуваної води; біохімічні - для визначення вмісту пігментів; фізико-хімічні - для визначення цукристості і кислотності соку ягід, вмісту ВМ у ґрунті та рослинах; дисперсійний і кореляційний аналізи - при статистичній обробці результатів дослідів; розрахунково-порівняльні - при визначенні економічної ефективності використання цеоліту і торфу для зниження фітотоксичності ВМ. На основі цих досліджень виділено чотири зони надходження ВМ з викидів автотранспорту у ґрунт виноградників, без урахування захисної смуги (15 м): І зона (0-25 м з першого ряду винограднику) - інтенсивного забруднення, де осідає близько 60,2 % ВМ; ІІ зона (25-50 м) - середнього забруднення - 26,8 % ВМ; ІІІ зона (50-75 м) - слабкого забруднення - 11,4 % ВМ; IV зона (75-100 м) - відносно чиста ділянка, де вміст ВМ варіює в межах фонових величин (1,6 %).У дисертаційній роботі досліджено вміст ВМ - Pb, Cu, Zn, Fe у ґрунті виноградників та рослинах винограду, визначено вплив ВМ на агробіологічні та фізіолого-біохімічні показники виноградної рослини; обґрунтовано доцільність використання цеоліту і торфу для зниження фітотоксичності ВМ. У ґрунті виноградників, розташованих поблизу автошляхів, на основі досліджень про вміст ВМ, виділено чотири зони надходження ВМ з викидів автотранспорту: І зона (0-25 м з першого ряду винограднику) - інтенсивного забруднення, де осідає близько 60,2 % ВМ; ІІ зона (25-50 м) - середнього забруднення - 26,8 % ВМ; ІІІ зона (50-75 м) - слабкого забруднення - 11,4 % ВМ; IV зона (75-100 м) - відносно чиста ділянка, де вміст ВМ дорівнює 1,7 %, що варіює в межах фонових величин. В умовах антропогенного забруднення ґрунту зростаючими кількостями Pb, Cu, Zn, Fe значно змінюються накопичення та кінцеве співвідношення ВМ в органах виноградної рослини, що повязано з явищами антагонізму і синергізму іонів при їх надходженні до рослин. Зокрема, при збільшенні концентрації Pb в 4,9 рази у шарі ґрунту 0-60 см, його вміст у вегетативних органах підвищується в 1,7 рази, а в генеративних - в 1,5 рази. За експериментально змодельованого забруднення ґрунту Pb, Cu, Zn, Fe та сумішшю ВМ на рівні 5 ГДК їх вміст у вегетативних органах виноградної рослини є вищим за максимально допустимий, а в гронах - знаходиться у межах допустимих норм ГДК.
План
Основний зміст роботи
Вывод
У дисертаційній роботі досліджено вміст ВМ - Pb, Cu, Zn, Fe у ґрунті виноградників та рослинах винограду, визначено вплив ВМ на агробіологічні та фізіолого-біохімічні показники виноградної рослини; обґрунтовано доцільність використання цеоліту і торфу для зниження фітотоксичності ВМ. На основі результатів досліджень зроблено наступні висновки: 1. У ґрунті виноградників, розташованих поблизу автошляхів, на основі досліджень про вміст ВМ, виділено чотири зони надходження ВМ з викидів автотранспорту: І зона (0-25 м з першого ряду винограднику) - інтенсивного забруднення, де осідає близько 60,2 % ВМ; ІІ зона (25-50 м) - середнього забруднення - 26,8 % ВМ; ІІІ зона (50-75 м) - слабкого забруднення - 11,4 % ВМ; IV зона (75-100 м) - відносно чиста ділянка, де вміст ВМ дорівнює 1,7 %, що варіює в межах фонових величин.
2. Встановлено, що вміст рухомих форм ВМ (Pb, Cu, Zn, Fe) у ґрунті дослідних зон (I-IV зона) не перевищує гранично допустимі концентрації (ГДК). Вміст металів в органах виноградної рослини (однорічні пагони, листки, суцвіття, грона) теж знаходиться в межах допустимих норм.
3. В умовах антропогенного забруднення ґрунту зростаючими кількостями Pb, Cu, Zn, Fe значно змінюються накопичення та кінцеве співвідношення ВМ в органах виноградної рослини, що повязано з явищами антагонізму і синергізму іонів при їх надходженні до рослин. Зокрема, при збільшенні концентрації Pb в 4,9 рази у шарі ґрунту 0-60 см, його вміст у вегетативних органах підвищується в 1,7 рази, а в генеративних - в 1,5 рази. При цьому вміст Cu, Zn, Fe знижується в середньому в 1,2 рази - у вегетативних органах і в 1,3 рази - у генеративних.
4. Виявлено, що за ступенем акумуляції ВМ органи виноградної рослини можна розташувати наступним чином: листки > пагони > грона.
5. За експериментально змодельованого забруднення ґрунту Pb, Cu, Zn, Fe та сумішшю ВМ на рівні 5 ГДК їх вміст у вегетативних органах виноградної рослини є вищим за максимально допустимий, а в гронах - знаходиться у межах допустимих норм ГДК.
6. Під впливом ВМ у дозі 5 ГДК (штучне забруднення ґрунту) пригнічується ріст і розвиток виноградної рослини. Зокрема дія поліелементного забруднення проявлялась у зменшенні агробіологічних показників (обєму приросту пагонів - на 36,8 %, площі листкової поверхні - на 29,3 %, визрівання пагонів - на 10,2 %). Зафіксовано зниження маси врожаю винограду на 20,0 % та погіршення його якості (зниження вмісту цукру на 4,6 %, підвищенні рівня кислотності на 8,5 %). Знижуються фізіолого-біохімічні показники рослини (вміст хлорофілів а і b - на 20,3 % і 34,2 %, каротиноїдів на 23,5 %, інтенсивність дихання - на 24,8 %, зменшується обводнення листків на 5,5 %).
7. Використання цеоліту і торфу сприяло зменшенню негативного впливу ВМ на ріст і розвиток рослин винограду. Зокрема, внесення до забрудненого ВМ ґрунту цеоліту і торфу у співвідношеннях 3:1:1 та 1:1:1 призводило до збільшення надземної системи рослин (обєм приросту пагонів збільшувався відповідно на 31,2 % і 38,5 %, площа листкової поверхні - на 52,8 % і 55,9 %) та кореневої системи (збільшення загальної кількості коренів відповідно на 17,9 % і 21,0 % та їх довжини на 36,3 % і 43,4 %). Підвищувались також фізіолого-біохімічні показники рослин (вміст пігментів, інтенсивність дихання та обводнення листків).
8. В умовах штучного поліелементного забруднення ґрунту ВМ (Pb Cu Zn Fe) у дозі 5 ГДК, вихід саджанців знижувався на 47,8 % порівняно з контролем, що в свою чергу спричинило зниження рівня рентабельності виробництва саджанців з 79,2 % до -6,5 %.
9. Додавання до забрудненого ВМ ґрунту цеоліту і торфу у співвідношеннях 3:1:1 та 1:1:1 сприяло збільшенню виходу саджанців відповідно на 34,2 % і 39,5 %, порівняно з варіантом без їх внесення. Рівень рентабельності виробництва саджанців збільшувався відповідно з -6,5 % (ВМ 5 ГДК без цеоліту і торфу) до 27,7 % (при співвідношенні 3:1:1) і до 21,0 % (1:1:1).
Рекомендації сільськогосподарському виробництву
Для виноградників, які розташовані поблизу автошляхів, рекомендовано проводити моніторинг вмісту рухомих форм ВМ у ґрунті та гронах винограду.
При закладанні нових виноградників поблизу автошляхів рекомендовано дотримуватись відстані від 100 м.
Для зниження токсичного впливу ВМ на виноградні рослини (в умовах реального поліелементного забруднення ґрунту на рівні 5 ГДК) рекомендовано використання технологічних прийомів, в основі яких є внесення до забрудненого ґрунту цеоліту і торфу у співвідношенні 3:1:1.
Список литературы
1. Златова Е. И. Влияние тяжелых металлов на содержание основных пигментов в листьях виноградного растения / Е. И. Златова // Виноградарство і виноробство: міжв. тем. наук. зб. - Одеса: Optimum, 2006. - Вип. 43. - С. 18-24.
2. Златова Є. І. Вплив важких металів на водний режим листків винограду / Є. І. Златова // Аграрний вісник Причорноморя: зб. наук. праць. Біол. та с.-г. науки. - Одесса: СМИЛ, 2007. - Вип. 41. - С. 162-166.
3. Златова Є. І. Використання субстрату ґрунт цеоліт для зниження фітотоксичної дії важких металів / Є. І. Златова // Вісник аграрної науки Південного регіону: міжв. тем. наук. зб. С.-г. та біол. науки. - Одеса, 2007. - Вип. 8. - С. 8-11.
4. Кузьменко Є. І. Вплив важких металів на розвиток виноградної рослини / Є. І. Кузьменко // Вісник аграрної науки. - 2011. - № 9. - C. 79-81.
5. Кузьменко Є. І. Вплив детоксикантів на розвиток виноградних чубуків при забрудненні ґрунту важкими металами / Є. І. Кузьменко, А. С. Кузьменко // Виноградарство і виноробство: міжв. тем. наук. зб. - Одеса: ННЦ «ІВІВ ім. В. Є. Таїрова», 2011. - Вип. 48. - С. 121-125.
6. Кузьменко Є. І. Вміст важких металів у ґрунті під виноградними насадженнями / Є. І. Кузьменко // Вісник аграрної науки. - 2011. - № 10. - С. 74-75.
7. Кузьменко Є. І. Вплив викидів автотранспорту на вміст важких металів в органах рослини винограду / Є. І. Кузьменко // Агроекологічний журнал. - 2011. - № 3. - С. 87-90.
8. Златова Е. И. Количественное изменение пигментного комплекса листьев винограда под влиянием тяжелых металлов / Е. И. Златова // Інноваційні напрямки наукової діяльності молодих вчених в галузі рослинництва: матер. ІІІ Міжнар. наук. конф. молодих вчених присвяченої 40 річниці утворення Ради молодих вчених в Інституті рослинництва ім. В. Я. Юрєва (Харків, 20-22 червня 2006 р.). - Харків: ІР ім. В.Я. Юрєва, 2006. - С. 99-100.
9. Златова Е. И. Влияние тяжелых металлов на некоторые физиологические и биометрические показатели развития виноградного растения / Е. И. Златова // Новые технологии производства и переработки винограда для интенсификации отечественной виноградо-винодельческой отрасли: матер. науч.-практ. конф., посвященной 70-летию ВНИИВИВ им. Я. И. Потапенко (Новочеркасск, 8-9 августа 2006 г.). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. - С. 270-276.
10. Кузьменко Є. І. Реакція виноградної рослини на забруднення ґрунту важкими металами / Є. І. Кузьменко // Инновационные технологии в развитии столового виноградарства: матер. Межд. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов (Одесса, 30 августа 2011 г.). - Одесса: ННЦ «ІВІВ ім. В. Є. Таїрова», 2011. - С. 48-52.
11. Кузьменко Є. І. Забруднення важкими металами ґрунту під виноградником / Є. І. Кузьменко // Перспективна техніка і технології - 2011: матер. VII Міжнар. наук.-практ. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів (Миколаїв, 14-16 вересня 2011 р.). - Миколаїв, 2011. - С. 79-81.
12. Кузьменко Є. І. Накопичення та розподіл важких металів в органах виноградної рослини / Є. І. Кузьменко // Біологія рослин та біотехнологія: матер. І конф. молодих вчених (Біла Церква, 5-7 жовтня 2011 р.). - Біла Церква, 2011. - С. 46.
13. Кузьменко Є. І. Використання матеріалів з сорбційними властивостями для зниження негативного впливу важких металів / Є. І. Кузьменко, А. С. Кузьменко // Восстановление нарушенных природных экосистем: матер. IV Межд. науч. конф. (Донецк, 18-21 октября 2011 г.). - Донецк, 2011.- C. 210-212.