Химико-биологический факультет
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
Оценка влияния пестицидов на развитие сельскохозяйственных культур и фитотоксичность черноземов
Аннотация
Выпускная квалификационная работа содержит 54 страницы, включает 19 рисунков, 32 источника литературы.
В данной работе было изучено влияние пестицидов на развитие сельскохозяйственных растений и фитотоксичность черноземов. Исследованы соотношения длин надземной и подземной частей растений в условиях загрязнения почв пестицидами. Изучено изменение фитомассы тест-культур, выращенных на почве в условиях загрязнения пестицидом «Медный купорос», влияние пестицида на содержание органического вещества, в загрязненной почве, а так же содержание меди в исследуемой почве.
Annotation
Final qualifying work contains 54 pages, includes 19 drawings, 32 sources of literature.
In this work influence of pesticides on development of agricultural plants and phytotoxicity of chernozems of the was studied. Ratios of lengths of elevated and underground parts of plants in the conditions of pollution of soils by pesticides are investigated. Change the test cultures which have been grown up on the soil in the conditions of pollution by pesticide «Copper vitriol», influence of pesticide on the content of organic substance, in the polluted soil, and as the content of copper in the studied soil is studied.
Содержание
|
Введение………………………………………………………………………. |
6 |
|
1 Рост и развитие сельскохозяйственных культур в условиях загрязнения почвенного покрова………………………………………………………….. |
7 |
|
1.1 Понятие загрязнения почв……………………………………………….. |
7 |
|
1.2 Влияние сельскохозяйственного загрязнения на растительный покров…………………………………………………………………………. |
22 |
|
1.3 Биологическая индикация уровня загрязнения почв…………............... |
28 |
|
2 Объекты и методы исследования………………………………………….. |
34 |
|
2.1 Почвенно-климатические условия района исследования……………... |
34 |
|
2.2 Объекты исследования…………………………………………………… |
36 |
|
2.3 Методы исследования……………………………………………………. |
38 |
|
3 Оценка фитотоксичности черноземов Оренбургского Предуралья в условиях загрязнения пестицидом «Медный купорос» …………………... |
41 |
|
3.1 Влияние пестицида «Медный купорос» на длину проростков тест-культур………………………………………………………………………... |
41 |
|
3.2 Влияние пестицида «Медный купорос» на соотношение надземной и подземной фитомассы тест-культур………………………………………… |
45 |
|
3.3 Влияние пестицида «Медный купорос» на содержание органического вещества в загрязненной почве…………………………….. |
50 |
|
3.4 Определение содержания меди в загрязненной почве………………… |
51 |
|
Заключение…………………………………………………………………… |
52 |
|
Список использованных источников……………………………………….. |
54 |
Введение
Одной из наиболее опасных видов антропогенной деградации экосистемы является загрязнение почв. Техногенные воздействия преобразуют почвенный профиль, неся за собой трансформацию морфологических и химических свойств почв. Конечным результатом загрязнения является формирование природных комплексов необычных для зональных условий. Зональные типы почв сменяются техногенными модификациями, снижается их продуктивность вплоть до необходимости вывода загрязненных почв из сельскохозяйственного оборота. Воздействие даже на одни или два компонента биогеоценоза приводит к изменениям его структуры и функционирования. Исчезают популяции некоторых видов растительных и животных сообществ, обитавших в данном биогеоценозе. Эта проблема затронула и скую область, поэтому тема исследования особо актуальна.
Защита растений от вредителей и болезней представляет огромный резерв повышения урожайности сельскохозяйственных культур. По данным ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (англ. Food and Agriculture Organization, FAO) — международная организация под патронажем ООН), только вредные насекомые уничтожают не менее 30 % урожая в мире.
Широко развернувшаяся во второй половине 20-го столетия борьба с вредными организмами, путем использования синтетических пестицидов, привела к насыщению биосферы токсичными веществами для человека, сельскохозяйственных животных, полезной фауны и флоры. Пестициды передаются по цепям питания животных, длительное время циркулируют в окружающей среде, попадают из почвы в воду, из воды снова в почву и растения, из растений в организмы животных и людей. Их присутствие в организме человека приводит к различного рода заболеваниям, от легких до хронических и трудно излечимых форм. В связи с этим предпринимаются усиленные действия по изучению периода нахождения пестицидов в почвах и возможности их индикации с помощью биологических объектов, в том числе и растений. Как состояние организма, так и его численность, структура популяции отражает благоприятность состояния окружающей среды. Такие организмы, жизненные функции которых тесно скоррелированными с отдельными факторами среды называются биоиндикаторами.
Целью работы является изучение влияния пестицида «Медный купорос» на развитие сельскохозяйственных культур и фитотоксичность черноземов ского Предуралья.
В соответствии с целью исследования были поставлены и последовательно решены следующие основные задачи:
1) определить влияние различных концентраций пестицида на рост и биомассу сельскохозяйственных растений;
2) провести химический анализ загрязненных почв;
3) определить влияние пестицида «Медный купорос» на содержание органического вещества в загрязненных почвах.
1 Рост и развитие сельскохозяйственных культур в условиях загрязнения почвенного покрова
- Понятие загрязнения почв
Почвенный покров – важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95 - 97 % ресурсов для населения планеты.
Особое свойство почвенного покрова – его плодородие, под которым понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие почвы связано с запасом питательных веществ и ее водным, воздушным и тепловым режимами. Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном питании, являясь важнейшим агентом их фотосинтезирующей деятельности. Плодородие почвы зависит также от величины аккумулированной в ней солнечной энергии. Растительность аккумулирует ежегодно большое количество солнечной энергии в ходе фотосинтеза и создания биомассы, трансформируясь в n*1010 т органического вещества. Большая часть синтезированного органического вещества вследствие его разложения возвращается в почву и воду. Потребление фитомассы человеком оценивается величиной порядка 3,6*1018 т.
Почвенный покров принадлежит к саморегулирующейся биологической системе, являющейся важнейшей частью биосферы в целом. Живые организмы, растения и животные, населяющие Землю, фиксируют солнечную энергию в форме фито- и зоомассы.
Продуктивность наземных экосистем зависит от теплового и водного балансов земной поверхности, которые определяют многообразие форм обмена энергией и веществом в пределах географической оболочки планеты.
Площади земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км2, или 86,5 % площади суши. Под пашней и многолетними насаждениями в составе сельскохозяйственных угодий занято около 15 млн. км2 (10 % суши), под сенокосами и пастбищами – 37,4 млн. км2 (25 %). Общая площадь пахотнопригодных земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км2.
Земельные ресурсы планеты позволяют обеспечивать продуктами питания больше населения, чем имеется в настоящее время. Вместе с тем, в связи с ростом населения, особенно в развивающихся странах, деградацией почвенного покрова, загрязнения, эрозии и т.д.; а также вследствие отвода земель под застройку городов, поселков и промышленных предприятий количество пашни на душу населения резко сокращается.
Воздействие человека на почву – составная часть общего влияния человеческого общества на земную кору и ее верхний слой, на природу в целом, особенно возросшее в век научно-технической революции. При этом не только усиливается взаимодействие человека с землей, но и меняются основные черты взаимодействия. Проблема «почва – человек» осложняется урбанизацией, все большим использованием земель, их ресурсов для индустриального и жилищного строительства, ростом потребностей в продуктах питания. По воле человека изменяется характер почвы, меняются факторы почвообразования – рельеф, микроклимат, появляются новые реки и т.д. Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений изменяются свойства почвы и почвообразовательные процессы, потенциальное плодородие, снижается технологическая и питательная ценность сельскохозяйственной продукции и т.д.
Загрязнение природной среды – сложный процесс, связанный с деятельностью человека. Автор фундаментальной сводки по экологии Ю. Одум (1975) указывает, что «загрязнение – это природные ресурсы, оказавшиеся не на своем месте», ибо они чужды природным экосистемам и, накапливаясь в них, нарушают процессы круговорота вещества и энергии, снижают их продуктивность, влияют на здоровье людей.
В книге Франсуа Рамада (1981) «Основы прикладной экологии» приводится такое определение загрязнения: «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственные ресурсы, через воду или другие биологические продукты (вещества). Они также могут воздействовать на человека, ухудшая физические свойства предметов, находящихся в его собственности, условия отдыха на природе и обезображивая ее саму» [1,2].
Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид, попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих в рамки своей обычной концентрации, предельных количествах, предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.
Основным показателем, характеризующим воздействие загрязняющих веществ на окружающую природную среду, являются предельно допустимая концентрация (ПДК). С позиции экологии предельно допустимые концентрации конкретного вещества представляют собой верхние пределы лимитирующих факторов среды (в частности, химических соединений), при которых их содержание не выходит за допустимые границы экологической ниши человека.
Почвы загрязняются различными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий.
Поступающие в почву химические соединения накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие.
Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ происходит в результате недозированного применения минеральных удобрений и пестицидов. В ряде отраслей сельского хозяйства пестициды применяют в больших количествах для защиты растений и борьбы с сорняками. Ежегодное их применение, часто по несколько раз в сезон, приводит к их накоплению в почве и ее отравлению.
Вместе с навозом и фекалиями в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека.
Почву загрязняют нефтепродуктами при заправке машин на полях и в лесах, на лесосеках и т.д.
Наибольшей трансформацией подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы. Суша занимает 29,2 % поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которых важнейшее значение имеет плодородная почва. При неправильной эксплуатации почвы безвозвратно уничтожаются в результате эрозии, засоления, загрязнения промышленными и иными отходами. Под влиянием деятельности людей возникает ускоренная эрозия, когда почвы разрушаются в 100 – 1000 раз быстрее, чем в естественных условиях. В результате такой эрозии за последнее столетие утрачено 2 млрд. га плодородных земельных угодий, или 27 % земель сельскохозяйственного использования.
************************ЧАСТЬ РАБОТЫ ДЛЯ ОЗНАКОМЛЕНИЯ****************************
Заключение
Нерациональное ведение сельского хозяйства повсеместно ведет к выпадению из хозяйственного землепользования значительных площадей плодородных почв, в том числе и в ской области. Загрязнение пестицидами влияет на весь комплекс морфологических, физических, физико-химических, биологических свойств почвы, определяющих ее плодородие, что в свою очередь отражается на экологических функциях почв в биосфере.
Экологические последствия загрязнения почв пестицидами зависит от параметров загрязнения (химическая природа загрязняющих веществ, концентрация их в почве, срок от момента загрязнения), свойств почвы (структуры, гранулометрический состав) и характеристик внешней среды (температура воздуха, ветреность, растительный покров).
Процессы загрязнения почв в ской области неразрывно связаны с сельскохозяйственным производством. В условиях постоянного увеличения выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду оно представляет большую опасность вследствие аккумуляции этих веществ в почвах, перехода из почв в сопредельные среды, поступление по трофическим цепям в живые организмы, токсикологического действия на них, в том числе на здоровье человека.
За комплексный показатель загрязнения почвы принимают ее фитотоксичность, то есть ее свойство подавлять прорастание семян и развитие высших растений.
Результаты исследования показали, что с повышением концентрации загрязнения значительно снижается фитомасса сельскохозяйственных культур и длина проростков, что свидетельствует о высокой токсичности почв, загрязненных пестицидами. Так же было установлено, что загрязнение почв пестицидами не влияет на содержание органического вещества.
Наибольшей чувствительностью к загрязнению почв пестицидами обладают семена ячменя, что свидетельствует о высокой индикационной способности этого растения к сельскохозяйственному загрязнению.
Список использованных источников
1 Захаренко, В. А. Защита растений в третьем тысячелетии/ В. А. Захаренко // Агрохимия. – 2000. – № 4. – С. 84-93.
2 История развития и проблемы защиты растений / А. Ф. Ченкин [и др.] ; под общ. ред. А. Ф. Ченкина. – М. : РАСХН, 1997. – 331 с.
3 Захаренко, В. А. Пестициды в интегрированной защите растений. Обзоры / В. А. Захаренко // Агрохимия. – 1992. – № 12. – С. 92-105.
4 Зексер, Б. Интегрированная защита растений: в ногу со временем / Б. Зексер, А. А. Кириенко // Агрохимия. – 1992. – № 11. – С. 8.
5 Данилишин, Б. М. Химизация земледелия: поиски новых альтернатив / Б. М. Данилишин // Вестник сельскохозяйственной науки. – 1992. – № 5 - 6. – С. 157-162.
6 Буга, С. Ф. Защита растений : учебное пособие для средних специальных учебных заведений сельскохозяйственного профиля / С. Ф. Буга, Н. И. Протасов, В. Ф. Самерсов. – М. : Ураджай, 2001. – 307 с.
7 Ченкин, А. Ф. Справочник агронома по защите растений / А. Ф. Ченкин, В. А. Черкасов, В. А. Захаренко. – М. : Агропромиздат, 1990. – 367 с.
8 Иванов, В. В. Использование химических и биологических средств борьбы с вредителями леса / В. В. Иванов. – М. ; Пушкин : ВНИИЛМЛХ, 1976. – 340 с.
9 Мельников, Н. Н. Поведение синтетических пиретроидов в объектах окружающей среды / Н. Н. Мельников, Н. И. Аронова // Агрохимия. – 1987. – № 9. – С. 109-129.
10 Петрушов, А. З. Пиретроидные инсектициды / А. З. Петрушов // Агрохимия. – 1984. – № 6. – С. 121-126.
11 Грапов, А. Ф. Успехи в области инсектицидов и акарицидов / А. Ф. Грапов, Л. В. Разводовская // Агрохимия. – 1990. – № 7. – С. 126-147.
12 Спиридонов, Ю.Я. Проблемы засоренности посевов и борьбы с ней в условиях современного состояния сельского хозяйства России / Ю.Я. Спиридонов // Агрохимия. – 1996. – №10. – С. 75–83.
13 Мельников, М. М. Пестициды и окружающая среда / М. М. Мельников, А. И. Волков, О. А. Короткова. – М. : Химия, 1977. – 240 с.
14 Протасов, Н.И. Гербициды в интенсивном земледелии: учебное пособие / Н.И. Протасов. – Минск: Ураджай, 1988. – 232 с.
15 Амирханов, Д. В. Использование пиретроидов для борьбы с колорадским жуком / Д. В. Амирханов, Т. Л. Леонтьева, О. П. Черникова // Агрохимия. – 1990. – № 6. – С. 91-97.
16 Зинченко, В. А. Химическая защита растений: средства, технология и экологическая безопасность: учебное пособие для вузов / В. А. Зинченко. – М. : КолосС, 2005. – 232 с.
17 Интегрированные системы защиты сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорняков: рекомендации / под общ. ред. С. В. Сороки. – Мн. : Бел. наука, 2005. – 462 с.
18 Жукова, П. С. Регуляторы роста и гербициды на овощных культурах и картофеле / П. С. Жукова, Н. А. Лобань. – Мн. : Беларускi кнiгазбор, 2000. – 483 с.
19 Никончик, П. И. Агроэкономические основы систем использования земли / П. И. Никончик. – Минск : Белорус. наука, 2007. – 532 с.
20 Рекомендации по борьбе с сорными растениями в посевах сельскохозяйственных культур / С. В. Сорока [и др.]. - 2-е изд., испр. и доп. – Минск : РУП «ИВЦ Минфина», 2005. – 104 с.
21 Голиков, Г. П. Методы и проблемы экотоксикологического моделирования и прогнозирования / Г. П. Голиков. – М. : Пущино, 1979. – 76 с.
22 Лунев, М. И. Пестициды и охрана агрофитоценоза / М. И. Лунев. – М. : Колос, 1992. – 270 с.
23 Венгорек, В. Влияние пестицидов на урожай и окружающую среду / В. Венгорек // Защита растений. – 1992. – № 10. – С. 6-8.
24 Федке, К. Биохимия и физиология действия гербицидов / К. Федке ; пер. с англ. – М. : Агропромиздат, 1985. – 224 с.
25 Голышин, Н. М. Механизм действия фунгицидов / Н. М. Голышин // Защита растений. – 1991. – № 10. – С. 13-15.
26 Захаренко, В. А. Гербициды / В. А. Захаренко. – М. : Агропром-издат, 1990. – 240 с.
27 Кожуро, Ю. И. Анализ цитогенетического действия гербицидов трефлан и зенкор на растения ячменя [Электронный ресурс]. – 2008. - Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь. – Режим доступа: "mailto:%20bsgenl85@main.vsu.ru" bsgenl85@main.vsu.ru.
28 Каталог пестицидов и удобрений, разрешенных для применения в Республике Беларусь : справочное издание / Р. А. Новицкий [и др.]. – Мн. : Инфофорум, 2005. – 378 с.
29 Применять глифосат правильно [Электронный ресурс]. – 2008. – Режим доступа: http://www.forest.ru/rus/bulletin/16/5full.html.
30 Лунев, М. И. Фитотоксическое последствие и побочное действие гербицидов / М. И. Лунев, Л. П. Кретова // Защита растений. – 1991. – № 7. – С. 22-23.
31 Кокс, К. Глифосат («Раундап») [Электронный ресурс] / Журнал пестицидной реформы. – 1998. – № 3. – Режим доступа: http://www.pesticide. org/gly.pdf.
32 Берзин, В. Б. Механизм действия, метаболизм и деградация пиретроидов / В. Б. Берзин // Агрохимия. – 1985. – № 2. – С. 126-135.Размещено
Скачать: