Анотація до роботи:

Лозовицька Т.М. Міграційні та екотоксикологічні властивості свинцю і кадмію в системі «грунт-рослина» в умовах західного Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія – Дніпропетровський державний аграрний університет, 2006.

Дисертацію присвячено дослідженню міграційної здатності свинцю і кадмію в системі «ґрунт-рослина», фітотоксичної дії важких металів на суницю ананасну (Fragaria ananassa Duch.).

Встановлено особливості переміщення та локалізації свинцю і кадмію в ясно-сірому лісовому ґрунті та чорноземі опідзоленому при змодельованих рівнях забруднення. Показано, що трансформація та міграція сполук металів за профілем визначається фізико-хімічними властивостями ґрунтів.

Вивчена фітотоксична дія свинцю та кадмію при забрудненні ґрунту на рівні 1, 5, 10 ГДК на ріст і розвиток суниці. Виявлена негативна дія іонів Pb²⁺ та Cd²⁺ на показники водного режиму, фотосинтетичної активності листків суниці. Проаналізовано особливості надходження та розподілу важких металів в рослині. Показано, що концентрація свинцю в надземних органах в 6-10 разів менша концентрації в коренях, кадмію – в 3-7 разів. Встановлено, що свинець і кадмій конкурують з необхідними рослині металами, порушуючи їх надходження. Виявлено характер впливу забруднення ґрунтів свинцем і кадмієм на урожай суниці та його якість.

Розраховано баланс важких металів в системі «ґрунт-рослина». Встановлена залежність між виносом металів та типом забрудненого ґрунту. Рухомість кадмію в системі «ґрунт-рослина» більша в 1,2-7 разів у порівнянні зі свинцем.

Для зменшення надходження іонів Pb²⁺ та Cd²⁺ в рослини на забруднених ясно-сірих ґрунтах і чорноземах опідзолених західного Лісостепу України рекомендується підтримувати показники буферних властивостей ґрунту в оптимальних межах, що забезпечує перехід забруднювачів із рухомих у фіксовані форми.

У дисертаційній роботі наведені результати досліджень особливостей поведінки свинцю (Pb) та кадмію (Cd) в системі “ґрунт-рослина”, зокрема, розподілу та міграції металів у ґрунті, нагромадження полютантів у сільськогосподарських рослинах, впливу на ці процеси ґрунтового фактора, виявлення фітотоксичних властивостей. За результатами досліджень сформульовані наступні висновки:

1. За умов забруднення ґрунту свинцем і кадмієм їх подальша трансформація та міграція за профілем визначається фізико-хімічними властивостями грунтів. Переважне накопичення металів відбувається у верхньому гумусовому горизонті. Підзолоутворюючий процес сприяє виносу свинцю та кадмію з верхньої частини ґрунтового профілю і закріпленню в ілювіальному горизонті. Це явище простежується для ясно-сірого лісового ґрунту. Відсутність чітко окресленого ілювіального горизонту у чорноземі опідзоленому зумовлює поступове зменшення концентрації металів вниз за профілем.

2. Свинець та кадмій характеризуються різною рухомістю в ґрунтах. У витяжку ацетатно-амонійного буфера з рН 4,8 на змодельованих рівнях забруднення орного шару ясно-сірого ґрунту переходило 13,8 – 31,2 % свинцю, 40,5 – 66,2 % кадмію, а на чорноземі опідзоленому – 6,5 – 10,5% свинцю, 23,3 – 49,7 % кадмію від валового вмісту.

3. В умовах забруднення ґрунту свинцем і кадмієм спостерігається пригнічення формування кореневої системи рослин. Гальмування росту коренів рослин суниці на забрудненому свинцем ясно-сірому ґрунті становило за роки досліджень 0,7 – 28,8 %, а на чорноземі опідзоленому – 1 – 11,4 %. Об’єм кореневої системи в умовах забруднення кадмієм ясно-сірого ґрунту менший контрольного варіанту на 8,9 – 48,3%, чорнозему опідзоленого – на 7,7 – 35,6 %.

4. Виявлена негативна дія забруднення ґрунту іонами свинцю та кадмію в межах 1 – 10 ГДК на показники водного режиму листків суниці. Відмічено зменшення загального оводнення листків, відносного вмісту води, зафіксоване падіння водного потенціалу та водоутримаючої здатності.

5. За дії свинцю та кадмію відбуваються зміни у фотосинтетичному апараті, що виражені через дисбаланс в накопиченні, розподілі і співвідношенні хлорофілу a і b, каротиноїдів.

6. Проведено порівняльну оцінку свинцю та кадмію за впливом їх на фітопродуктивність суниці. Стрес, викликаний важкими металами, чітко виявляється депресією ростових процесів вегетативних органів. У діапазоні досліджуваних концентрацій металів у ґрунті відмічене зменшення площі листкової поверхні рослин, загальної фітомаси.

7. Надлишок свинцю та кадмію в ґрунті викликає надходження цих елементів в рослини. Локалізація свинцю та кадмію зменшуються в ланцюгу корінь–надземні органи–генеративні органи. Свинець і кадмій характеризуються різною рухомістю в рослинних тканинах: концентрація свинцю в надземних органах в 6 – 10 разів менша концентрації в коренях, кадмію – в 3 – 7 разів.

8. Свинець і кадмій конкурують з необхідними рослині металами, порушуючи їх функціональні ролі. Свинець послаблює надходження заліза, кальцію, калію, а кадмій – цинку, калію, затримує пересування заліза. Надлишок свинцю в ґрунті посилює надходження в рослини іонів Cd²⁺, а кадмію – іонів Pb²⁺.

9. Фітотоксичність свинцю та кадмію виявляється у пригніченні розвитку генеративної фракції рослин, що полягає у суттєвому зменшенні числа плодоносних елементів. Однак, це практично не впливає на середню величину плоду.

10. При забрудненні ґрунту свинцем і кадмієм відбуваються негативні зміни у хімічному складі плодів суниці. Це відображається у зменшенні сухих розчинних речовин, цукрів, вітаміну C з одночасним деяким збільшенням вмісту органічних кислот, зміною співвідношення цукрів і кислот. Вміст нітратів у плодах за умов забруднення ґрунту свинцем і кадмієм на рівні 1 – 10 ГДК нижчий допустимого вмісту. Плоди суниці, вирощені в умовах забруднення ясно-сірого лісового ґрунту та чорнозему опідзоленого свинцем на рівні 1 – 10 ГДК, відповідають санітарно-гігієнічним нормативам і є придатними до споживання. Концентрація кадмію у плодах суниці, вирощеної при забрудненні ясно-сірого ґрунту на рівні 5, 10 ГДК та чорнозему опідзоленого 10 ГДК, перевищує встановлені допустимі його норми в плодово-ягідній продукції.

11. Встановлена залежність між виносом свинцю та кадмію та типом забрудненого ґрунту. Винос свинцю з кореневмісного шару за рахунок міграції за профілем ясно-сірого ґрунту 2,9 – 31,2 %, чорнозему опідзоленого 0,6 – 11,2 %. Міграція кадмію за профілем ясно-сірого ґрунту 11,5 – 35,4 %, чорнозему опідзоленого – 0,5 – 9,2 % від внесеної кількості.

12. У діапазоні досліджуваних концентрацій винос рослинами суниці свинцю з кореневмісного шару для ясно-сірого ґрунту – 0,03 – 0,07 %, для чорнозему опідзоленого – 0,02 – 0,04 %. Винос рослинами кадмію з шару 0-20 см ясно-сірого ґрунту 0,17 – 0,54 %, чорнозему опідзоленого – 0,06 – 0,17%.

Публікації автора:

1. Снітинський В., Лозовицька Т., Воробець Н. Вплив забруднення ґрунту свинцем і кадмієм на фотосинтетичний апарат суниці ананасної (Fragaria ananassa Duch.) // Вісник Львівського державного аграрного університету. Серія „Агрономія". - 2004. – №8. - С. 3-7. (Особистий внесок: виконання експериментальної частини, статистична обробка результатів та їх аналіз)

2. Лозовицька Т. Нагромадження свинцю і кадмію рослинами суниці ананасної (Fragaria ananassa Duch.) та вплив цих металів на якість плодів // Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія „Агрономія і біологія". - 2004. - Випуск 6 (9). - С. 99-101.

3. Лозовицька Т. Особливості нагромадження іонів свинцю та кадмію рослинами суниці ананасної (Fragaria ananassa Duch.), вирощеної в умовах забруднення цими металами ґрунту // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С. З Гжицького. - 2005. - Т. 7 (№1), Ч. 1. - С. 89-94.

4. Снітинський В., Лозовицька Т., Якобенчук В. Вміст і розподіл свинцю та кадмію в ґрунтах західного Лісостепу України // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С. З. Гжицького. - 2006. - Т. 8 (№2), Ч. 4. - С. 147-151. (Особистий внесок: виконання експериментальної частини, статистична обробка результатів та їх аналіз)

5. Лозовицкая Т. Водный статус и накопление ионов свинца и кадмия растениями земляники ананасной (Fragaria ananassa Duch.) при выращивании на почве с избытком этих металлов // Тезисы докладов ХV Коми республиканской молодежной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии», 19-23 апреля 2004г. – Сыктывкар. – С. 159-160.

6. Лозовицька Т. Зміна концентрації пігментів та інтенсивності фотосинтезу у листках суниці ананасної (Fragaria ananassa Duch.) за впливу іонів свинцю та кадмію // Тези ІІ Міжнародної конференції „Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти”, 18-21 серпня 2004р. – Львів: Вид-во „Сполом”. – С. 323.

7. Лозовицька Т. Фітоміграція свинцю і кадмію із забрудненого цими металами ґрунту // Збірка матеріалів Всеукраїнської конференції молодих вчених „Сучасні проблеми екології”, 7-9 жовтня 2004р. – Запоріжжя. – С. 70-72.

8. Лозовицька Т. Міграція свинцю та кадмію в модельному агробіоценозі // Тези доповідей І Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів „Молодь і поступ біології”, 11-14 квітня 2005р. – Львів: Вид-во „Сполом”. – С. 97.

9. Лозовицька Т.М. Ріст і продуктивність суниці ананасної (Fragaria ananassa) в умовах забруднення ґрунту свинцем і кадмієм // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції „Екологічні дослідження у промислових регіонах України”, 8-9 листопада 2005р. – Дніпропетровськ: Вид-во ДНУ. – С. 54-55.