Анотація до роботи:

Яковишина Т.Ф. Детоксикація забруднених важкими металами чорноземів звичайних північного Степу України. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія.

Дисертація присвячена актуальній проблемі детоксикації техногенно забруднених ВМ чорноземів звичайних шляхом поєднання фітостабілізації та внесення меліорантів, вивченню токсичної дії ВМ на родючість ґрунту, реакції-відгука сільськогосподарських культур на токсичну дію ВМ.

Токсична дія ВМ на агрохімічні та еколого-біологічні показники родючості ґрунту полягала в зниженні вмісту рухомих форм фосфора в ґрунті та ступеня рухомості фосфатів в ґрунтовому розчині, збільшенні амонійного і нітратного азота, підкисленні ґрунтового розчину, зміні структури мікробного угруповання ґрунту, яке виражалося в зменшенні чисельності та видового різноманіття з перевагою резистентних до токсичної дії ВМ видів мікроорганізмів і зниженні ферментативної активності ґрунту при внесенні Cd, Pb і Zn в дозі 5 ГДК.

Вивчена реакція-відгук рослин на токсичну дію Cd, Pb і Zn (максимально можлива врожайність зерна з високими біохімічними показниками якості і вмістом ВМ у межах ГДК). Отримано ряд толерантності сільськогосподарських культур (просо > озимі зернові > горох > ярі зернові) та сортів у межах однієї культури в озимої пшениці – сорт Фантазія, озимого жита – сорт Харківське 98, ярового ячменю – сорт Джерело та гороху – сорт Норд. Вивчено токсичну дію ВМ на біохімічні показники якості зерна, а саме: збільшення вмісту нітратів, білка, фосфору і калію.

Експериментально доведена можливість використання поряд із традиційними меліорантами (крейда, біогумус, ОМД) карбонату і сульфіду калію на чорноземах звичайних малогумусних важкосуглинкових. Розроблено комплексний підхід щодо детоксикації техногенно забруднених ВМ ґрунтів шляхом поєднання фітостабілізації з хімічним зв'язуванням рухомих форм ВМ за рахунок меліорантів. Рекомендовано до впровадження найбільш ефективне, технологічне та екологічно безпечне сполучення фітостабілізатора з меліорантом, а саме: висівання проса сорту Миронівське 51 і внесення карбонату калію.

По результатам проведених досліджень розроблені рекомендації з детоксикації, техногенно забрудених ВМ (Cd, Pb, Zn), чорноземів звичайних малогумусних важкосуглинкових північного Степу України з подальшою оптимізацією екоситуації за рахунок внесення водних розчинів K₂CO₃ і вирощування культури-фітостабілізатора проса сорту Миронівське 51.

1. У дисертаційній роботі виконані теоретичні та експериментальні узагальнення хімічних і біологічних методів детоксикації забруднених ВМ ґрунтів. На їх основі розроблено принципово новий, екологічно безпечний комплексний підхід до вирішення проблеми детоксикації забрудненого рухомими формами ВМ чорнозему звичайного північного Степу України. Сутність способу полягає в поєднанні фітостабілізації - вирощування толерантної до токсичної дії ВМ сільськогосподарської культури (проса сорту Миронівське 51) з внесенням як меліорантів водних розчинів карбонату і сульфіду калію.

2. Встановлено токсичну дію іонів ВМ²⁺ на агрохімічні показники чорнозему звичайного малогумусного важкосуглинкового на лесі північного Степу України, котре виражалося у:

- збільшенні амонійних форм азоту на 11,1-25,6% та нітратних форм азоту на 13,9-26,2%;

- зниженні вмісту мінеральних форм фосфору на 14,0-15,0% та ступеня рухомості фосфатів на 10,6-16,2%;

- збільшенні на 4,4-11,4% рухомих форм калію;

- підкисленні рН ґрунтового розчину з 6,75 до 6,25-6,43.

На удобреному фоні (Naa₉₀Pсг₉₀Ккс₆₀) забруднених ВМ варіантів вміст мінеральних форм фосфору підвищувався на 11,2-11,3% в порівнянні з забрудненим неудобреним фоном, проте значень контрольного варіанта (без внесення добрив і забруднення ВМ) 8,73-9,98 мг/100 г ґрунту не досягав.

3. Встановлено, що рухомість ВМ у ґрунті визначається природною буферною здатністю, спрямованою на закріплення катіонів ВМ²⁺, їх виносом сільськогосподарськими культурами і підкислювальною дією мінеральних добрив Naa₉₀Pсг₉₀Ккс₆₀.

4. Встановлено токсичну дію ВМ на біологічну активність ґрунту, яка виражалась у:

- зниженні інтенсивності виділення СО₂ на 14-37%;

- пригніченні чисельності фосформобілізуючих на 14,7-63,6 %, кислотоутворюючих на 46,7-75,5% і засвоюючих мінеральний азот бактерій на 12,7-52,3%;

- збільшенні чисельності засвоюючих азот органічних сполук бактерій на 2,3-52,3% та мікроскопічних грибів майже 45,0%;

- встановлено ряд стійкості ферментів до техногенного забруднення ВМ ґрунту: дегідрогеназа < уреаза інвертаза < фосфатаза = каталаза.

5. Проведено оцінку реакції-відгуку основних сільськогосподарських культур, що вирощуються в Дніпропетровській області (яровий ячмінь, овес, озима пшениця, тритікале, озиме жито, озимий ячмінь, горох, просо) на токсичну дію ВМ за факторами: урожайність, накопичення ВМ у товарній частині, біохімічні показники якості зерна. Толерантність вказаних культур змінювалася в ряді: просо > озимі зернові > горох > ярі зернові. В межах однієї культури найбільш стійкими були: у ярого ячменю - сорт Джерело, озимої пшениці - сорт Фантазія, озимого жита - сорт Харківське 98, гороху - сорт Норд. Кращою культурою-фітостабілізатором є просо сорту Миронівське 51, що підтверджується меншим рівнем зниження його урожайності (на 15,3-28,2%) та меншим накопиченням у зерні Cd, Pb і Zn. Встановлено токсичний вплив ВМ на біохімічні показники якості зерна: збільшення вмісту нітратів і білка, фосфору та калію. Отримані рівняння регресії: зменшення урожайності, збільшення вмісту білка, нітратів і калію в залежності від накопичення ВМ у зерні.

6. Проведено порівняльну оцінку методів хімічної детоксикації (внесення крейди, біогумусу, ОМД, K₂CO₃ і K₂S) чорнозему звичайного, забрудненого ВМ, в агроценозі кращого фітостабілізатора - проса сорту Миронівське 51. Встановлено стабілізуючу дію меліорантів (крейда, біогумус, ОМД, K₂CO₃ і K₂S) на агрохімічні показники чорнозему звичайного: виявлено підвищення рН на 8,6-10,2%, підвищення вмісту рухомих фосфатів на 8,2-13,8% і ступеня їх рухомості на 5,2-11,9%, зменшився вміст нітратів на 16,0-21,3%. Найбільший приріст урожаю зерна проса 4,0-4,8 ц/га з високими біохімічними показниками якості і низьким вмістом ВМ, який відповідає нормам ГДК, отримано на варіантах з внесенням K₂CO₃ і K₂S у порівнянні з забрудненими.

7. Розроблено рекомендації по детоксикації техногенно забруднених ВМ (Cd, Pb, Zn) чорноземів звичайних малогумусних важкосуглинкових північного Степу України з подальшою оптимізацією екоситуації за рахунок внесення водних розчинів K₂CO₃ і вирощування культури-фітостабілізатора проса сорту Миронівське 51.

Публікації автора:

1. Яковишина Т.Ф. Екологічний зв'язок вмісту важких металів в атмосферних опадах і надходження їх в грунт // Науковий вісник: Сучасна екологія і проблеми сталого розвитку суспільства. - ЛЬВІВ: УкрДЛТУ. - 1999. - Вип. 9.11 - С. 127-129.

2. Яковишина Т.Ф. Изменение содержания подвижных форм фосфора при загрязнении почвы тяжелыми металлами // Мат. Міжнародної науково-практичної конференції "Фосфор і калій у землеробстві. Проблеми мікробіологічної мобілізації". - Чернігів - Харків, 2004. - С. 188-194.

3. Яковишина Т.Ф. Толерантность сельскохозяйственных культур к загрязнению тяжелыми металлами // Мат. ІV Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених "Екологія. Людина. Суспільство." - Київ, 2002. - С. 191-192.

4. Пат. 55960 А Україна, МКИ С 09 К 17/02. Спосіб зниження рухомих форм важких металів в техногенно забрудненому ґрунті: Пат. 55960 А. Україна, МКИ С 09 К 17/02 / С.М.Крамарьов, С.І.Нейковський, Т.Ф.Яковишина. - Бюл. №4, Заявл. 15.08.2002; Опубл. 15.04.2003. - 3 с.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

5. Крамарев С.М. Шевченко В.Н., Яковишина Т.Ф. Эффективность фосфорсодержащих удобрений в агроценозах кукурузы выращиваемой на техногенно загрязненных чорноземах обыкновенных // Вісник аграрної науки Південного регіону. Сільськогосподарські та біологічні науки. – Вип. 4. – Одеса: СМИЛ, 2003. – С.62-68.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

6. Крамарьов С.М., Деркачов Е.А., Шевченко О.А., Колодочка О.М., Крамарьова Ю.С., Яковишина Т.Ф. Екологічні та гігієнічні проблеми забруднення рухомими формами важких металів ґрунту промислових агломерацій Придніпров'я // Довкілля і здоров'я. - №4. - 2004. - С.24-27.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

7. Крамарев С.М., Яковишина Т.Ф. Экологическая оценка изменения содержания тяжелых металлов в зерне кукурузы и гороха // Зерновые культуры. - 2000. - №6. - С. 31-32.

Дисертантом проведено аналіз літератури та його обґрунтування

8. Крамарев С.М., Яковишина Т.Ф. Комплексный подход к решению проблемы рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Екологія і природокористування. - Дн-вськ: ІППЕ. - 2002. - Вип. 4. - С. 135-139.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

9. Крамарьов С.М., Яковишина Т.Ф. Техногенне забруднення рухомими формами важких металів ґрунту м. Дніпропетровська та його приміської зони // Ґрунтознавство та агрохімія на шляху до сталого розвитку України. - Харків: Вид. ННЦ "Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського". - 2002. - С.84-85.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

10. Чесанов Л.Г., Крамарев С.М., Яковишина Т.Ф. Новые перспективные сорбент-мелиоранты загрязненных тяжелыми металлами почв // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини. - Київ: ВОТТП. - Вип. 13. - 2003. - С. 90-94.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

11. Крамарев С.М., Яковишина Т.Ф. Токсическое влияние тяжелых металлов на агрохимические и эколого-биологические свойства чернозема обыкновенного / Мат. ІІ Міжнародної науково-практичної конференції "Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів". - Дн-вськ: ІППЕ. - 2003. - С.118-119.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

12. Крамарьов С.М., Яковишина Т.Ф. Вплив техногенного забруднення чорнозему звичайного важкими металами на ступінь рухомості в ньому фосфору // Труды ІІІ Международного симпозиума "Безопасность жизнедеятельности в XXI веке". - Египет - Украина. - 2003. - С.80-81.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

13. Крамарев С.М., Яковишина Т.Ф. Экологическая оценка токсического действия тяжелых металлов на педоценоз // Труды ІV Международного симпозиума "Безопасность жизнедеятельности в XXI веке". - Днепропетровск. - 2004. - С.53-54.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

14. Яковишина Т.Ф., Крамарева Ю.С. Техногенное загрязнение почв тяжелыми металлами // Труды Всеукраинской научно-практической конференции "Бизнес и экология". - Донецк. - 2001. - С. 95-97.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз

15. Крамарев С.М., Краснєнков С.В., Чуб В.Т., Яковишина Т.Ф. Екологічна оцінка вмісту важких металів в зерні вирощеному на території Дніпропетровської області / Мат. Другої науково-практичної конференції "Техногенно-екологічна безпека регіонів як умова сталого розвитку України". - Львів. - 2002. - С.41-43.

Дисертантом проведені експериментальні дослідження та їх аналіз