Роль природных цеолитов в экологической реабилитации почв агроэкосистем степного зауралья башкортостана
На правах рукописи
Исламгулова Гульсум Еганшовна
Роль природных цеолитов в экологической реабилитации почв агроэкосистем степного Зауралья Башкортостана
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
по специальностям 03.02.08 – экология (биология)
и 03.02.13 – почвоведение (биология)
Тольятти – 2010
Работа выполнена в лаборатории экологии и рационального использования природных ресурсов Государственного автономного научного учреждения «Институт региональных исследований» Академии наук Республики Башкортостан и на кафедре экологии Сибайского института (филиала) Башкирского государственного университета
| Научный руководитель | кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Суюндукова Мунира Басимовна |
| Официальные оппоненты: | доктор биологических наук, профессор Каплин Владимир Григорьевич доктор биологических наук, профессор Хабиров Ильгиз Кавиевич |
| Ведущая организация: | Институт степи Уральского отделения РАН |
Защита состоится 16 ноября 2010 г. в 1230 часов на заседании диссертационного совета Д.002.251.01. при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Комзина, 10.
Тел. (8482) -48-99-77. Факс (8482) -48-95-04. Е-mail: [email protected].
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – на сайте ИЭВБ РАН по адресу:
www.ievbras.ru
Автореферат разослан «_____» __________________ 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук А.Л. Маленёв
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. В результате длительного и интенсивного сельскохозяйственного использования плодородие пахотных почв Зауралья Республики Башкортостан (РБ) имеет тенденцию к стабильному снижению. Кроме того, эти почвы в значительной степени загрязнены тяжелыми металлами (ТМ) под воздействием предприятий горнорудной промышленности, что становится одной из основных экологических проблем региона. Традиционные пути воспроизводства плодородия почв посредством применения органических и минеральных удобрений, приемов мелиорации достаточно энерго- и ресурсоемки, зачастую экологически не оправдываются (Добровольский, Никитин, 1990; Щербаков, 2000; Хабиров, 2001). Для получения относительно дешевой и доброкачественной продукции при сохранении агроресурсов, прежде всего почвы, большой научный и практический интерес представляет использование в качестве мелиорантов местных ресурсов, в том числе природных цеолитов, крупные месторождения которых имеются в Зауралье РБ.
В последние годы в условиях степного Зауралья РБ проведен ряд исследований по выявлению эффективности природных цеолитов в повышении продуктивности культурных растений (Суюндукова и др., 2007; Мухаметдинова, Суюндукова, 2008, 2009). В то же время возможность использования их для получения доброкачественной продукции и в качестве мелиорантов для ремедиации деградированных почв изучена недостаточно.
Цель работы: анализ эколого-мелиоративной эффективности природных цеолитов Тузбекского месторождения для реабилитации почв (на примере чернозема обыкновенного степного Зауралья РБ).
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
- Дать анализ изменения содержания тяжелых металлов в системе «почва-растение» в зависимости от доз внесения природных цеолитов.
- Выявить возможность оптимизации физических и химических свойств почвы путем внесения цеолита и органических удобрений.
- Изучить особенности формирования надземной и подземной фитомассы и структуры урожая культурных растений под влиянием природных цеолитов и органических удобрений.
Научная новизна. Впервые дана комплексная оценка эколого-мелиоративной эффективности использования природных цеолитов в качестве мелиорантов, способствующих снижению подвижности и содержания тяжелых металлов в системе «почва-растение», воспроизводству плодородия почв и повышению продуктивности агроэкосистем Зауралья РБ.
Положения, выносимые на защиту:
- Природные цеолиты Тузбекского месторождения способствуют снижению содержания подвижных форм металлов в почве и уменьшают включение их в трофические цепи в системе почва-растение, что позволяет получать экологически более чистую продукцию в условиях естественного фонового и техногенно-повышенного загрязнения почв Зауралья ТМ.
- Применение цеолитов способствует значительному увеличению накопления надземной и подземной массы, а также семенной продуктивности культурных растений. Максимальный мелиоративный эффект цеолита достигается при внесении совместно с навозом.
- Положительный эффект от внесения природных цеолитов связан с улучшением физических и химических свойств почвы, коррелирующих с величиной корневой массы растений.
Практическая значимость. Эффективность цеолитов позволяет рекомендовать их для использования в земледелии Зауралья РБ в качестве природного мелиоранта, способствующего улучшению химических и физических свойств почвы, повышению продуктивности культурных растений, снижению содержания ТМ в почве и растениеводческой продукции.
Теоретическое значение. Полученные данные могут служить теоретической основой для установления механизмов действия цеолитов, связанных со снижением содержания ТМ и повышением плодородия почвы.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Работа выполнялась в рамках тематики исследований лаборатории экологии и рационального использования природных ресурсов Государственного автономного научного учреждения «Институт региональных исследований» Академии наук Республики Башкортостан.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы были доложены на Международных (Кузнецк, 2008; Рязань, 2008), Всероссийских (Уфа, 2005, 2010; Пенза, 2006) и Региональных (Сибай, 2007, 2008, 2010) научно-практических конференциях.
Реализация результатов исследования. Результаты исследований внедрены на площади 520 га на полях СПК «Урожай» Баймакского района Республики Башкортостан, а также используются при чтении лекций по дисциплинам «Экология» и «Почвоведение», спецкурса «Экология почв» Сибайского института (филиала) Башкирского госуниверситета.
Декларация личного участия автора. Сбор материалов в течение полевых сезонов 2005-2009 гг., статистическая обработка и обобщение полученных результатов осуществлены лично автором диссертации.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 2 статьи в ведущем рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов. Работа изложена на 188 страницах машинописного текста, содержит 14 таблиц, 19 рисунков, 11 приложений. Список использованных источников включает 310 наименований, в том числе 15 работ зарубежных авторов.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Глава 1. Эколого-географическая характеристика района исследования
Для Зауралья РБ характерен континентальный климат. Уральские горы являются естественной преградой господствующему западному переносу воздушных масс, что обуславливает часто повторяющие весенне-летние засухи и малоснежные зимы. На территории региона выделяются два морфоструктурных элемента: Зауральский мелкосопочник и Зауральская равнина. В качестве зональной выступает степная растительность (Миркин, Наумова и др., 2004). Преобладающими почвами являются черноземы.
Глава 2. Распространение и роль тяжелых металлов
в окружающей среде
Приведена характеристика естественных источников, антропогенных факторов поступления и распространения ТМ в окружающей среде. Отмечается, что черноземы обладают наиболее высокой степенью устойчивости к загрязнению ТМ. Однако в условиях усиления антропогенного пресса и эти почвы не всегда способны противостоять воздействию загрязняющих веществ (Глазовская, 1999). Высокие дозы ТМ существенно снижают микробиологическую и ферментативную активность почвы, включаясь в трофическую цепь, оказывают отрицательное влияние на физиологическое состояние растений, здоровье животных и человека.
Приведены сведения о различных способах детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами. Одним из наиболее эффективных методов является применение природных цеолитов (Челищев и др., 1980; Шестаков, 1992; Цеолиты: эффективность…, 2000; Цеолитсодержащие породы…, 2001; Кутукова и Плеханова, 2002; Белоусов, 2006; Hay, 1966; Minato, 1968). В условиях Зауралья РБ проведены исследования по изучению накопления ТМ в почвах и растениях (Шигиева, Суюндуков, 2000; Опекунова, Муратова, 2004; Аминева, 2008; Сингизова, 2008; Сингизова, Янтурин, 2008), однако роль цеолитов в детоксикации почв региона остается малоизученной.
Глава 3. Природные цеолиты и экологическое значение
их использования в агроэкосистемах
Приведена характеристика физико-химических свойств природных цеолитов, краткая история их изучения и использования в промышленности, медицине, в охране окружающей среды.
Цеолиты - это минералы класса алюмосиликатов с характерной каркасной пористой структурой, благодаря которой они обладают адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами. Они способны поглощать разные газы, растворенные соли и т.д. Цеолиты характеризуются устойчивостью к значительно выраженным колебаниям температуры, к ионизирующим излучениям и к агрессивным средам, достаточной механической прочностью, отсутствием токсических соединений, исключено заражение минерала микроорганизмами (Челищев и др., 1988; Шадрин, 1998; Юхин, Середа, 1999; Mampton, 1976, 1977; Barrer, 1978; Weber и др., 1983).
Особое внимание уделено использованию цеолитов в агроэкосистемах. Наиболее полный анализ литературных источников дан по использованию их в земледелии для повышения урожайности культурных растений, улучшению качества растениеводческой продукции (Цхакая и др., 1985; Постников, 1990; Мовсумзаде и др., 2000; Ульянова и др., 2002). Новым направлением исследований является изучение возможности применения цеолитов в мелиорации почв для улучшения их физических, физико-химических, биологических свойств (Мазур и др., 1987; Минеев, 1988; Цеолитсодержащие породы…, 2001; Рязанова, 2002), связывания ТМ, препятствующего их поступлению в растения (Челищев и др., 1980), повышения эффективности использования питательных веществ из почвы и удобрений (Кисель, Канивец, 1987; Цеолиты: эффективность…, 2000).
Обзор литературных данных позволяет судить о перспективности использования природных цеолитов в агроэкосистемах для повышения их продуктивности и снижения возможного негативного влияния загрязняющих веществ на окружающую среду.
Глава 4. Объекты, условия и методы исследований
Приведено описание свойств чернозема обыкновенного в Зауралье РБ, а также цеолитов Тузбекского месторождения как основных объектов исследований.
Исследования проводили в 2005-2009 годах. Использовали полевые и лабораторные методы. В опытах вели фенологические наблюдения (Методика государственного…, 1985), определялись число, ширина и длина листьев, динамика линейного роста и накопления биомассы и продуктивность растений. Анализ структурно–агрегатного состава почвы проводили методом качания сит по Н.И. Савинову. Плотность почвы определяли методом цилиндров по Качинскому (Долгов, 1966). Агрохимический анализ образцов почвы был проведен в аккредитованной лаборатории ФГУ Центр агрохимической службы «Башкирский». Статистическая обработка данных проведена методом дисперсионного и корреляционного анализов. В качестве критерия оценки достоверности различий использовали показатель НСР05 – наименьшая существенная разность с 95%-ным уровнем вероятности (Доспехов, 1985). В опытах использовали культурные растения: озимая рожь, яровая пшеница, викоовсяная смесь.
Схема полевого опыта: 1. Контроль (без цеолита, К); 2. Солома ячменя 4 т/га (С); 3. Навоз в дозе 30 т/га (Н30); 4. Цеолит в дозе 15 т/га (Ц15); 5. Цеолит в дозе 20 т/га (Ц20); 6. Цеолит в дозе 25 т/га (Ц25); 7. Цеолит в дозе 30 т/га (Ц30); 8. Цеолит в дозе 10 т/га + навоз в дозе 10 т/га (Ц10+Н10); 9. Донник (сидерат) (Д); 10. Цеолит в дозе 10 т/га + донник (сидерат) (Ц10+Д). Повторность трехкратная, размещение вариантов систематическое со смещением в повторениях.
Глава 5. Роль природных цеолитов в системе почва - растение
Влияние природных цеолитов на содержание ТМ в почве. Почвы Зауралья характеризуются повышенным содержанием ТМ, что связано как с естественным повышенным геохимическим фоном, так и с деятельностью горнорудных объектов. Исследования показали, что внесение цеолитов Тузбекского месторождения уменьшает содержание подвижных форм ТМ в почве, что объясняется повышением ее поглотительной способности (табл. 1).
Эффект действия цеолита прямо пропорционален дозе внесения. В почве под озимой рожью природные цеолиты в чистом виде во всех дозах достоверно снизили содержание подвижных цинка и меди, в дозах 25 и 30 т/га - свинца, кадмия и железа. В вариантах с внесением органических удобрений не наблюдается статистически значимых изменений.
Таблица 1 - Влияние природных цеолитов на содержание
подвижных форм ТМ в почве под посевами озимой ржи
| Варианты | Содержание тяжелых металлов, мг/кг | ||||
| свинец | кадмий | цинк | медь | железо | |
| К | 5,93 | 0,23 | 22,33 | 2,87 | 885 |
| С | 5,91 | 0,22 | 22,57 | 2,73 | 881 |
| Н | 5,93 | 0,23 | 22,19 | 2,69 | 878 |
| Ц15 | 5,89 | 0,23 | 21,27* | 2,30* | 869 |
| Ц20 | 5,81 | 0,20 | 20,90* | 2,07* | 848 |
| Ц25 | 5,77* | 0,18* | 20,33* | 1,97* | 827* |
| Ц30 | 5,61* | 0,16* | 19,93* | 1,65* | 796* |
| Н + Ц10 | 5,90 | 0,22 | 21,37 | 2,43 | 873 |
| Д | 5,92 | 0,23 | 22,23 | 2,63 | 867 |
| Д + Ц10 | 5,90 | 0,23 | 21,45 | 2,49 | 875 |
| ПДК | 6,00 | 0,24 | 23,00 | 3,00 | - |
| НСР05 | 0,15 | 0,04 | 1,02 | 0,54 | 42,93 |
| Примечание: * - статистически значимые различия по отношению к контролю | |||||
Аналогичная закономерность изменения содержания подвижных форм ТМ в почве отмечается и под посевами викоовсяной смеси (табл. 2).
Таблица 2 - Влияние природных цеолитов на содержание
подвижных форм ТМ в почве под посевами викоовсяной смеси
| Варианты | Содержание тяжелых металлов, мг/кг | ||||
| свинец | кадмий | цинк | медь | железо | |
| К | 5,83 | 0,22 | 21,23 | 2,76 | 884 |
| С | 5,89 | 0,22 | 21,53 | 2,63 | 869 |
| Н | 5,85 | 0,22 | 21,77 | 2,73 | 875 |
| Ц15 | 5,72 | 0,21 | 20,20* | 2,28* | 844 |
| Ц20 | 5,69 | 0,20 | 19,83* | 2,09* | 836 |
| Ц25 | 5,53* | 0,17* | 19,13* | 1,97* | 826* |
| Ц30 | 5,38* | 0,15* | 18,97* | 1,69* | 810* |
| Н + Ц10 | 5,75 | 0,21 | 21,03 | 2,48 | 845 |
| ПДК | 6,00 | 0,24 | 23,00 | 3,00 | - |
| НСР05 | 0,17 | 0,03 | 0,58 | 0,30 | 55,20 |
| Примечание: * - статистически значимые различия по отношению к контролю | |||||
Экологическая эффективность внесения природного цеолита в почву заключается в снижении содержания подвижных форм ТМ. Снижение содержания подвижных форм ТМ уменьшает включение их в трофические цепи и токсическое действие на растения. Наименьшее их содержание в почве отмечается при внесении цеолита в дозе 30 т/га.
Влияние природных цеолитов на содержание ТМ в продукции растениеводства. Применение цеолитов способствовало в существенной степени уменьшить поступление ТМ в зерно яровой пшеницы (рис. 1). Степень снижения поступления токсичных элементов в зерно зависела от вида металла.
Так, внесение цеолита в возрастающих дозах привело к достоверному снижению содержания меди в зерне яровой пшеницы: при дозе 15 т/га на 0,47, 20 т/га – на 0,44, 25 т/га – на 0,62, 30 т/га – на 0,72 мг/кг при НСР05=0,32 мг/кг.
Цеолиты, внесенные в почву чистом виде в дозах 25, 30 т/га достоверно снизили содержание цинка в зерне - соответственно на 5,21 и 6,90 мг/кг (НСР05=3,39 мг/кг). Внесение цеолита в дозах 15 и 20 т/га, а также различных видов органических удобрений и их совместное внесение с цеолитом, согласно статистическому анализу, не способствовало достоверному снижению содержания цинка в зерне яровой пшеницы. Достоверное снижение содержания свинца по отношению к контролю отмечено в вариантах с дозами 20, 25 и 30 т/га (НСР05=0,04мг/кг).
Следует отметить, что содержание в зерне кадмия и ртути не зависело от доз вносимых цеолитов.
Корреляционный анализ данных по содержанию металлов в почве и в зерне яровой пшеницы показал наличие тесной (для меди, цинка и свинца коэффициенты корреляции соответственно составили 0,91; 0,85 и 0,93) и средней (для кадмия r=0,61) степени взаимосвязи.
А
Б
В
Рис. 1. Влияние цеолита и органических удобрений на содержание меди (А, НСР05=0,32 мг/кг), цинка (Б, НСР05=3,39 мг/кг) и свинца (В, НСР05=0,04мг/кг) в зерне яровой пшеницы (жирным шрифтом показаны варианты со статистически значимыми различиями).
Глава 6. Экологическая реабилитация чернозема обыкновенного под влиянием природных цеолитов
Плотность почвы. В вариантах с внесением цеолитов отмечается некоторое разуплотнение почвы на посевах озимой ржи (от 1,13 до 1,11 г/см3, рис. 2).
Рис. 2. Влияние природных цеолитов и органических удобрений на накопление подземной фитомассы и плотность сложения почвы под озимой рожью (жирным шрифтом показаны варианты со статистически значимыми различиями, НСР05=0,015 г/см3).
Наименьшая плотность сложения отмечена в варианте совместного внесения цеолита с навозом.
Под викоовсяной смесью плотность сложения почвы несколько ниже, чем под озимой рожью, хотя по накоплению подземной фитомассы наблюдается обратная картина. Это объясняется особенностями корневых систем смеси, которые распределяются в почве более равномерно и «разбавляют» почву. Выявлена тесная обратная корреляционная связь между плотностью почвы и величиной корневой массы растений (r=-0,83-0,88).
Аналогичная картина снижения плотности почвы под воздействием цеолитов отмечается на посевах викоовсяной смеси, а также яровой пшеницы, размещенной по разным предшественникам.
Структурно агрегатный состав. Экологически важным свойством, определяющим устойчивость почвы к деградации, является ее структурное состояние. Выявлено, что внесение природных цеолитов оказывает существенное влияние и на структурный состав почвы. Общей тенденцией его изменения является прямая зависимость от доз вносимых природных цеолитов. Улучшение структурного состояния отмечено и в вариантах их совместного внесения с органическими удобрениями (табл. 3).
В вариантах с внесением различных доз цеолитов содержание ценных агрегатов (10-0,25 мм) увеличилось по сравнению с контролем и варьировало от 80,1 до 82,8%. Наилучшие показатели отмечены при совместном внесении цеолита с навозом и цеолита с донником - соответственно 83,5 и 81,6%. Фракционный анализ почвенных структур по вариантам показывает, что цеолиты и органические удобрения способствовали статистически достоверному снижению содержания глыбистых (более 10 мм) агрегатов по отношению к контролю. Пылеватая фракция (менее 0,25 мм) варьирует по вариантам опыта не столь значительно. Наименьшее ее содержание отмечается на вариантах с цеолитом в дозе 25 т/га и цеолита с навозом, - 3,7 и 3,4% соответственно. Анализ показал, что содержание агрономически ценных агрегатов тесно коррелирует с корневой массой растений (r=0,690,96).
Таблица 3 - Влияние природных цеолитов и органических удобрений на структурность почв в слое 0-30 см под посевами озимой ржи
| Варианты | Содержание агрегатов, % | |||
| >10 | 10-0,25 | 5-1 | <0,25 | |
| К | 19,9 | 75,8 | 47,5 | 4,3 |
| С | 15,5* | 78,7 | 49,9* | 5,8* |
| Н | 13,6* | 81,3* | 52,9* | 5,1 |
| Ц15 | 15,7* | 80,1* | 51,7* | 4,2 |
| Ц20 | 14,7* | 81,1* | 53,1* | 4,2 |
| Ц25 | 15,0* | 81,3* | 53,8* | 3,7 |
| Ц30 | 12,9* | 82,8* | 57,4* | 4,3 |
| Н + Ц10 | 13,1* | 83,5* | 59,2* | 3,4 |
| Д | 14,1* | 81,4* | 52,8* | 4,5 |
| Д + Ц10 | 13,2* | 81,6* | 56,3* | 5,2 |
| НСР05 | 3,16 | 3,8 | 2,12 | 1,06 |
| Примечание: * - статистически значимые различия по отношению к контролю | ||||
Наиболее значимой характеристикой почвенных агрегатов является их водопрочность. Результаты определения водопрочности агрегатов почвы в слое 0-30 см под озимой рожью и викоовсяной смесью показаны на рисунке 3.
Рис. 3. Влияние органических удобрений и цеолитов на водопрочность агрегатов почвы под озимой рожью (НСР05=2,53) и викоовсяной смесью (НСР05=1,67) (жирным шрифтом показаны варианты со статистически значимыми различиями).
Внесение цеолитов в почву под озимую рожь способствовало статистически значимому повышению водопрочности по сравнению с контролем: при дозе 15 т/га на 5,03, при дозах 20, 25 и 30 т/га соответственно на 8,50 8,74, 8,82% (НСР05=2,53). Это связано с увеличением накопления подземной фитомассы, что способствовало гумификации и агрегированию механических частиц. Коэффициент корреляции (r) между величиной подземной фитомассы и водопрочностью агрегатов под озимой рожью составил 0,60, под викоовсяной смесью - 0,95. Анализ показал, что наиболее устойчивыми к размывающему действию воды являются агрегаты размером 3-2 и 5-3 мм.
Сумма поглощенных оснований. Показано, что внесение цеолита способствовало некоторому повышению суммы поглощенных оснований. Так, превышение над контролем по данному показателю под посевами озимой ржи в вариантах с внесением различных доз цеолитов составило от 4,13 до 9,80 мг-экв. на 100 г почвы при НСР05=1,22 (рис. 4).
Рис. 4. Влияние природных цеолитов и органических удобрений на сумму поглощенных оснований в черноземе обыкновенном под посевами озимой ржи (НСР05=1,22).
Более существенно изменилась величина суммы поглощенных оснований в вариантах при совместном внесении цеолита с навозом и цеолита с донником (соответственно 47,07 и 48,87), что выше контроля соответственно на 10,00 и 10,80 мг-экв. на 100 г почвы. На посевах викоовсяной смеси отмечается аналогичная закономерность.
Содержание гумуса. Увеличение массы корневой системы растений при внесении цеолитов как в чистом виде, так и совместно с органическими удобрениями, привело к повышению содержания в почве гумуса (рис. 5).
Рис. 5. Влияние природного цеолита и органических удобрений на содержание в почве гумуса и накопление подземной фитомассы озимой ржи (НСР05=0,20%).
Между содержанием гумуса и величиной корневой массы растений выявлена средняя корреляционная связь (r=0,660,68).
Усиление процесса гумусообразования при совместном внесении цеолитов с навозом и сидератом связано с положительным их взаимодействием - с формированием комплексных соединений при взаимодействии органических удобрений с минералами, благодаря чему органические соединения становятся устойчивыми к микробиологическому расщеплению и обеспечивают, как отмечено в работе В.В.Степанова и В.П.Цыпленкова (1973), увеличение содержания гумуса.
Глава 7. Продуктивность культурных растений при внесении
удобрений и цеолитов
Показано, что накопление надземной и подземной массы культурных растений находилось в зависимости от доз вносимых цеолитов, а также их сочетания с органическими удобрениями. Внесение цеолитов в дозах 15, 20, 25 и 30 т/га привело к значительному росту надземной и подземной фитомассы озимой ржи и повышению урожайности зерна от 19,6 до 29,5 ц/га. Наибольшая продуктивность характерна для варианта с совместным внесением цеолита с навозом, где отмечено существенное превышение над контролем. Положительные результаты также получены и с викоовсяной смесью, яровой пшеницей по разным предшественникам (рис. 6).
К С Н30 Ц15 Ц20 Ц25 Ц30 Ц10+Н10 Д Ц10+Д
по чистому пару по озимой ржи по викоовсяной смеси
Рис. 6. Влияние цеолита и органических удобрений на накопление надземной и подземной биомассы яровой пшеницы по разным предшественникам (г/м2).
Положительный эффект цеолитов связан, помимо улучшения физических и физико-химических свойств почвы, с оптимизацией питательного режима растений, т.к. цеолиты в своем составе содержат свыше 40 минеральных элементов. Отмечено, что совместное использование органических удобрений и цеолитов в 1,5-2 раза превышает действие органических удобрений и цеолитов, внесенных в почву в отдельности.
ВЫВОДЫ
- Природные цеолиты Тузбекского месторождения обладают высоким адсорбционным потенциалом по отношению к подвижным формам тяжелых металлов: кадмию, свинцу, цинку, меди и железу, что подтверждается снижением их содержания в почве. Снижение подвижности металлов уменьшает включение их в трофические цепи, что в значительной степени способствует предотвращению поступления некоторых тяжелых металлов в зерно яровой пшеницы. Степень снижения поступления токсичных элементов в зерно зависит от дозы цеолита. Минимальное содержание меди, цинка и свинца отмечается при внесении цеолита в дозе 30 т/га. В связи с этим природные цеолиты Тузбекского месторождения можно рекомендовать как средство для использования с целью получения более доброкачественной продукции в условиях естественного фонового и техногенно-повышенного загрязнения почв Зауралья тяжелыми металлами.
- Применение цеолитов как в чистом виде, так и совместно с органическими удобрениями, способствовало значительному увеличению накопления надземной и подземной массы культурных растений благодаря улучшению свойств почвы. Мелиоративное значение цеолита наиболее выражено при внесении его совместно с навозом.
- Положительный эффект от внесения в почву цеолитов связан с экологической оптимизацией ее агрофизических и агрохимических свойств: улучшением структурного состояния, снижением плотности сложения, повышением содержания гумуса, суммы поглощенных оснований. Выявлена тесная и средняя степень корреляционной связи содержания ценных структурных агрегатов почвы (r=0,690,96), плотности (r=-0,83-0,88), содержания гумуса (r=0,660,68) и степени насыщенности основаниями (r=0,770,78) с величиной корневой массы растений.
Список опубликованных работ по теме диссертации
В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:
- Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б., Суюндуков Я.Т., Мухаметдинова Г.А. Влияние природных цеолитов на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур // Аграрная наука. - 2008. - № 7. - С. 21-23.
- Суюндукова М.Б., Исламгулова Г.Е. Экологический потенциал природных цеолитов для детоксикации почв Зауралья // Аграрная наука. - 2010. - № 7. - С. 7-9.
В других изданиях:
- Мухаметдинова Г.А., Суюндукова М.Б., Исламгулова Г.Е. Природные цеолиты в земледелии Зауралья Башкортостана // Материалы Всерос. науч.-практ. конф. «Уралэкология природные ресурсы - 2005». – Уфа; М., 2005. - С. 91-92.
- Мухаметдинова Г.А., Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б. Роль природных цеолитов в степном земледелии Башкирского Зауралья // Материалы Х Всерос. науч.-практ. конф. «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур». - Пенза, 2006. - С. 155-156.
- Суюндукова М.Б., Мухаметдинова Г.А., Исламгулова Г.Е. Природные цеолиты как элемент ресурсосбережения при экологически ориентированном земледелии в Зауралье Башкортостана // Башкирский экологический вестник. - 2006. - № 2. - С. 49-51.
- Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б., Суюндуков Я.Т., Мухаметдинова Г.А. Влияние природных цеолитов на некоторые агрохимические свойства чернозема обыкновенного // Материалы регион. конф. «Неделя науки – 2007». - Уфа: БашГУ, 2007. - Ч. 1. - С. 29-32.
- Мухаметдинова Г.А., Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б. Влияние Тузбекских цеолитов на продуктивность викоовсяной смеси в Башкирском Зауралье // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы науки в России». - Кузнецк, 2008. - Вып. V, т. III. - С. 47-48.
- Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б., Мухаметдинова Г.А. Влияние цеолитов на некоторые агрохимические свойства чернозема обыкновенного и продуктивность сельскохозяйственных культур // Материалы Республ. науч.-практ. конф. «Проблемы и перспективы конкурентоспособного воспроизводства в Башкирском Зауралье». - Уфа: БашГУ, 2008. - Ч. III. - С. 101-103.
- Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б. Влияние природных цеолитов на подвижность тяжелых металлов в почве // Материалы Республ. науч.-практ. конф. «Проблемы и перспективы конкурентоспособного воспроизводства в Башкирском Зауралье». - Уфа: БашГУ, 2008. - Ч. III. - С. 98-100.
- Мухаметдинова Г.А., Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б. Мелиоративная эффективность органических удобрений и цеолита в степном Зауралье // Башкирский экологический вестник. - 2008. - № 1(19). - С. 11-14.
- Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б. Экологическая оценка влияния природного цеолита на структурное состояние почвы // Материалы Республ. науч.-практ. конф. «Социально-экономические проблемы Уральского региона Республики Башкортостан». - Уфа: БашГУ, 2008. - Ч. 1.- С. 201-203.
- Исламгулова Г.Е. Влияние природных цеолитов на водопрочность чернозема обыкновенного степного Зауралья Башкортостана // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Современная экология – наука XXI века». - Рязань: РГУ, 2008. - С. 279-281.
- Исламгулова Г.Е. Экологическая эффективность использования природных цеолитов в степном Зауралье. II. Оптимизация агрофизических свойств чернозема обыкновенного // Башкирский экологический вестник. - 2009. - № 2(21). - С. 33-35.
- Исламгулова Г.Е., Суюндукова М.Б. Влияние природных цеолитов на содержание в почве некоторых тяжелых металлов // Материалы регион. науч.-практ. конф. «Агроэкологические и социально-экономические проблемы и перспективы развития АПК Зауралья». - Сибай: ЗФ ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2010. - С. 22-25.
- Суюндукова М.Б., Исламгулова Г.Е. Влияние природных цеолитов на содержание тяжелых металлов в продукции растениеводства // Материалы II Всерос. науч.-практ. конф. «Устойчивое развитие территорий: теория и практика». - Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2010. - С. 186-190.
