Анотація до роботи:

Захарова М.А. Агрогеохімічні закономірності міграції та акумуляції важких металів у зрошуваних ґрунтах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.03 – агрогрунтознавство і агрофізика. Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського”, Харків, 2003.

Роботу присвячено дослідженню агрогеохімії важких металів (ВМ) у системі “зрошувальна вода – ґрунт – рослина”. Дано екологічну оцінку якості зрошувальних вод України і відмічено значний вплив на них техногенезу. На основі досліджень вмісту ВМ (валового та рухомих форм) у зрошуваних чорноземних і темно-каштанових ґрунтах встановлено їх багаторічну динаміку, особливості поширення, закономірності змін під впливом зрошення й удобрення. Тривале зрошення якісними водами й удобрення в науково обґрунтованих дозах не спричиняють забруднення ґрунтів і рослин ВМ. Більш актуальним стає питання їх дефіциту, як фізіологічно цінних мікроелементів, що підтверджується розрахунками балансу ВМ та ефективним застосуванням мікродобрив. Виявлено перерозподіл рухомих форм ВМ і шари, вилугувані й акумулятивні за їх вмістом у профілі зрошуваних ґрунтів. Було виявлено залежність вмісту ВМ у сільськогосподарських рослинах від якості зрошувальної води, рівня забруднення ґрунту, фізіологічних особливостей культур.

У дисертаційній роботі здійснено теоретичне узагальнення агрогеохімічних закономірностей міграції й акумуляції ВМ у зрошуваних ґрунтах і наведено нове вирішення питань поєднання біогеохімії металів з їх агрохімією шляхом встановлення змін їх вмісту в ланках системи «зрошувальна вода-ґрунт-рослина» різних агрогрунтових зон. Результати дослідження мають значення для оцінки процесів міграції та акумуляції ВМ у зрошуваних агроландшафтах, для прогнозування їх змін та управління ними.

1. Виявлено загальне збільшення концентрацій ВМ у зрошувальних водах України, обумовлене антропогенним чинником, який у деякій мірі нівелює природні зональні закономірності поширення металів. При цьому відмічено тенденцію підвищення вмісту ВМ у зрошувальних водах з посиленням аридизації і збільшенням їх мінералізації від лісостепових до степових джерел зрошення, а також диференціацію (за вмістом ВМ) водних об’єктів у залежності від їх проточності, розміру та наближеності до джерел забруднення.

2. Установлено закономірності зміни вмісту ВМ в орному шарі зрошуваних ґрунтів:

1. валовий вміст металів у ґрунтах майже не відрізняється від кларків і знаходиться в межах природного варіювання; істотного впливу зрошення на цей показник не відмічено;

2. у більшості ґрунтів середній вміст рухомих форм ВМ знаходиться на фоновому рівні, значно нижчому за ГДК, мікроелементів (Zn, Cu, Co) – на низькому та середньому рівнях забезпеченості рослин. При зрошенні якісними водами у шарі ґрунтів 0-30 см відзначено тенденцію підвищення концентрацій більшості ВМ у середньому в 1,1-1,5 раза, але вони залишаються близько фонового рівня. В умовах локального забруднення, при зрошенні обмежено придатними водами концентрації металів значно вищі фонових, максимальні можуть перевищувати ГДК;

3. вміст кислоторозчинних форм ВМ близький до фонового рівня, нижчий за ГДК. Зі зрошенням водами 1 класу виникає тенденція деякого підвищення концентрацій більшості елементів, яка проявляється в різних ґрунтах різною мірою.

Виявлено закономірності міграції й акумуляції ВМ за профілем зрошуваних ґрунтів:

1. профільний розподіл валового вмісту ВМ та їх кислоторозчинних форм в усіх зрошуваних ґрунтах рівномірно-акумулятивний з більш вираженою акумуляцією в гумусованих шарах, зменшенням вмісту в перехідних, збільшенням у ґрунтотворній породі і в цілому залежить від типу ґрунтів та будови їх профілю. Зрошення водами 1 класу, яке істотно не впливає на розподіл валового вмісту металів, викликає тенденцію зміни міграції й акумуляції кислоторозчинних форм деяких елементів, які обмежуються шаром 0-50 см;

2. для ґрунтово-профільного розподілу рухомих форм більшості ВМ встановлено існування вилугуваного та акумулятивного шарів. У ряду зональних ґрунтів від чорноземів типових до темно-каштанових ґрунтів виявлено тенденцію значного зменшення грубизни вилугуваного шару та наближення акумулятивного шару (зі значними концентраціями рухомих форм ВМ) до поверхні. Зі зрошенням якісними водами виникають тенденції деякого збільшення концентрацій елементів і більш рівномірного їх розподілу за профілем більшості ґрунтів, з максимальним проявом у шарі 0-75 см. Використання обмежено придатних вод (за вмістом металів) для зрошення, в умовах високого техногенного навантаження викликає значне збагачення ґрунтового профілю їх рухомими формами та зміну характеру профільного розподілу.

Установлено закономірності багаторічної динаміки вмісту та профільного розподілу ВМ у ґрунтах при зрошенні якісними водами:

1. змін валового вмісту ВМ в орному шарі зрошуваних ґрунтів (без удобрення) не виявлено, концентрації кислоторозчинних форм металів у деякій мірі підвищуються; зміни профільного розподілу обмежуються шаром 0-50 см (до зрошення розподіл ВМ був більш рівномірним), перерозподіл у профілі під впливом зрошення виявлено лише для заліза;

2. у багаторічній динаміці вмісту рухомих форм ВМ виявлено декілька етапів: 1) підвищення вмісту рухомих форм із початком зрошення, яке не створює загрози перевищення ГДК; 2) стабілізація концентрацій; 3) деяке зниження вмісту металів за відносної стабільності їх концентрацій. Багаторічна динаміка рухомих форм мікроелементів свідчить про необхідність їх додаткового внесення в ґрунти. Тривале зрошення істотно не змінювало характер ґрунтово-профільного розподілу рухомих форм ВМ, однак виникла тенденція більш рівномірного розподілу елементів у верхніх шарах.

Установлено закономірності динаміки вмісту ВМ у ґрунтах при зрошенні водами 1 класу якості (за вмістом металів) і при застосуванні добрив:

1. валовий вміст ВМ, їх профільний розподіл у ґрунтах практично не змінилися: середній вміст металів у ґрунтах при тривалому внесенні добрив у науково обґрунтованих дозах відрізнявся від початкового рівня на 5-6%, що дозволяє зробити висновок про безпечне багаторічне застосування тих форм добрив, які вивчалися;

2. за тривалого (15-30 років) внесення добрив в орному шарі ґрунтів виникає тенденція підвищення концентрацій рухомих форм більшості елементів, яка не створює загрози погіршення якості сільськогосподарської продукції;

3. під впливом застосування добрив відзначено деяке збільшення концентрацій кислоторозчинних форм більшості елементів у шарі 0-30 см. Ця тенденція має відмінності прояву в ґрунтах, які відрізняються ступенем зміни стану та процесів у них при зрошенні і застосуванні добрив.

Розраховано баланс ВМ для зрошуваних агроландшафтів і виявлено, що при зрошенні якісними водами та застосуванні лише мінеральних добрив виникають передумови створення в ґрунтах дефіциту мікроелементів (Zn, Cu, Co). Установлено, що тривале застосування традиційних форм мінеральних і органічних добрив, поливи придатними для зрошення водами не створюють небезпеки забруднення ґрунтів металами.

Виявлено агрогеохімічні закономірності міграції й акумуляції ВМ у системі «зрошувальна вода-ґрунт-рослина», які обумовлені взаємозв’язками та взаємозалежностями вмісту ВМ в окремих компонентах цієї системи. Вміст металів у рослинах значно коливається і залежить від забруднення ґрунтів, якості зрошувальних вод, від фізіологічних особливостей культур та специфіки біогенної міграції елементів: у кормових культурах надходження ВМ у товарну продукцію, їх співвідношення більшою мірою залежали від видових особливостей рослин, у зернових та овочевих культурах - від ступеня забруднення агроландшафту.

В умовах низької та середньої забезпеченості рослин мікроелементами доведено необхідність та ефективність внесення мікродобрив, зокрема зі зрошувальною водою. Обґрунтовано необхідність визначення для кожної культури та використання найбільш прийнятного способу застосування мікродобрив.

Публікації автора:

1. Захарова М.А. Вміст важких металів у зрошувальних водах України // Водне господарство України. - 1999.- № 3-4. - С.19-22.

2. Захарова М.А. Пространственное и профильное распределение тяжелых металлов в орошаемых почвах Украины // Вісник ХДАУ. - 1999. - № 1. - С. 247-250.

3. Захарова М.А. Влияние орошения на содержание и профильное распределение тяжелых металлов в почвах Украины // Агрохімія і ґрунтознавство. - 2002. - Вип. 63. - С. 117-120.

4. Захарова М.А. Динамика подвижных форм тяжелых металлов в орошаемых черноземных почвах // Агрохімія і ґрунтознавство. - Спец. вип. до V зїзду УТГА. - Ч. 4. - Харків, 1998. - С. 190-194.

5. Захарова М.А. Валовое содержание и профильное распределение тяжелых металлов в орошаемом черноземе типичном // Агрохімія і ґрунтознавство. - 2001. - Вип. 61. - С. 186-192.

6. Захарова М.А. Влияние орошения и применения удобрений на динамику тяжелых металлов в черноземе типичном Граковского опытного поля // Агрохімія і ґрунтознавство. - 2001. - Вип. 62. - С. 92-100.

7. Захарова М.А. Содержание тяжелых металлов в орошаемых агроландшафтах //Агрохімія і ґрунтознавство. - Спец. випуск до VI з’їзду УТА. - Кн. 2. - Харків, 2002. - С. 240-242.

8. Захарова М.А. Важкі метали у зрошувальних водах і зрошуваних ґрунтах Лівобережного Лісостепу України // Вісник ХДАУ. - 1999. - № 2. - С. 120-124.

9. Захарова М.А. Баланс важких металів в зрошуваних чорноземах Лівобережного Лісостепу України // Вісник ХДАУ. - 2000. - №1.- С. 111-116.

10. Захарова М.А. Вміст важких металів у зрошуваних чорноземах звичайних // Вісник ХНАУ. - 2002. - №1. - С. 72-74.

11. Балюк С.А., Захарова М.А., Мошник Л.І. Охорона водних, ґрунтових та рослинних ресурсів від забруднення важкими металами в умовах зрошення // Водне господарство України. - 2000. - № 5-6. - С. 44-48 (дослідження з питань охорони водних ресурсів, висновки).

12. Захарова М.А., Мірошниченко Л.Г. Вплив вмісту важких металів у зрошувальних водах і зрошуваних ґрунтах на якість рослинної продукції // Вісник ХДАУ. - 2001. - № 4. - С. 101-104 (дослідження, аналіз, висновки).

13. ВНД 33-5.5-02-97. Якість води для зрошення. Екологічні критерії / С.А. Балюк, В.Я. Ладних, П.І. Кукоба, Л.О. Чаусова, М.А. Захарова, Г.Я. Чегринець, Р.Г. Нікула, Г.І. Корчак, Л.В. Григор’єва, І.В. Мудрий, М.І. Ромащенко, Т.О. Грінченко) - Харків: Держводгосп, 1998. - 15 с. (дослідження, аналіз).

14. ВНД 33-5.5-06-99. Охорона водних, ґрунтових та рослинних ресурсів від забруднення важкими металами в умовах зрошення / С.А. Балюк, В.Я. Ладних, А.І. Фатєєв, Л.О.Чаусова, О.А. Носоненко, М.А. Захарова, Л.І. Мошник, М.І. Ромащенко, М.Я. Бабіч. О.С. Варницький, Т.О. Грінченко - К., 1999. - 26 с. (дослідження, аналіз).

15. Балюк С.А., Ладних В.Я., Фатєєв А.І., Захарова М.А., Мошник Л.І. Рекомендації щодо запобігання забрудненню важкими металами ґрунтів та рослинної продукції в умовах зрошуваного землеробства //Аграрна наука - виробництву. - К., 2000.- С.5 (дослідження, аналіз).

16. S. Baljuk, M. Zakharova and L. Moshnik Water for irrigation: estimation of quality, standardizing and technology of improvement // Agriculture, water and environment. The first Asian regional conference of international commission on irrigation and drainage. Topic C-1: Water quality and its improvement. P.1-6; September 17-18, 2001, Seoul, Korea (on СD) (дослідження з питань стандартизації якості зрошувальної води, висновки).