способ прогнозирования накопления свинца в озимой пшенице

Формула изобретения

Способ прогнозирования накопления свинца в зерне и соломе озимой пшеницы осуществляют путем определения содержания подвижного свинца в почве, извлекаемого ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8, с последующим расчетом по формулам

Рз=0,416+0,0052Рп, R=0,99;

Рс=0,824+0,0277Рп, R=0,98,

где Рз - содержание свинца в зерне озимой пшеницы при влажности 14%, мг/кг; Рс - содержание свинца в соломе озимой пшеницы при влажности 16%, мг/кг; Рп - содержание подвижного свинца в почве от 0,7 до 75 мг/кг; R - коэффициент корреляции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для прогнозирования накопления свинца в зерне и соломе озимой пшеницы, выращиваемой на черноземных почвах со средним содержанием органического вещества в пахотном слое почвы (4-6%), средним содержанием подвижного фосфора по Чирикову (51-100 мг/кг), повышенным содержанием обменного калия по Чирикову (81-120 мг/кг), близкой к нейтральной реакцией почвенного раствора (рН _сол 5,6-6,0).

Проблема оценки содержания тяжелых металлов в осадках, почве и продуктах является актуальной для многих стран и рассматривалась на заседании Экономического Совета ООН от 23.09.2005: в п.39 Г-н Харменс сообщил о результатах мониторинга осаждения тяжелых металлов и потенциальном загрязнении продовольственных сельхозкультур с использованием (полу-) естественной растительности и мхов. Он кратко описал допустимые нагрузки осаждения мышьяка, кадмия, свинца и ртути с точки зрения потенциального загрязнения сельхозкультур, отметив, что сопоставления с данными о фактических осаждениях не проводились. Тем более не решена проблема оценки перехода из почвы тяжелых металлов, в том числе свинца, в пищевые и кормовые культуры.

На том же заседании ЭС ООН в п.41 г-н Хеттелинг представил новые данные о критических нагрузках тяжелых металлов, в первую очередь свинца, (Pb, Cd и Hg) за 2005 год. Для оценки использовались как критерии воздействия на здоровье и экосистемы, так и данные моделирования осаждения. Он обратил внимание на необходимость оценки содержания свинца и кадмия в окружающей среде.

Известен «Способ оценки загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами», который включает сушку и измельчение пробы биоиндикатора, сухую или неполную минерализацию, определение содержания тяжелых металлов, в том числе свинца, и оценку полученных результатов. Для пробы используют наземные органы полыни, произрастающей на территории санитарно-защитных зон промышленных предприятий, в период вегетации. Содержание тяжелых металлов определяют на атомно-абсорбционном спектрофотометре (RU 2257597 C1, G01V 9/00, G01N 33/48, 27.07.2005). Данный способ не позволяет оценивать загрязненность тяжелыми металлами пищевых и кормовых растений.

Известен «Способ выращивания сельскохозяйственных культур на почвах, загрязненных тяжелыми металлами», в котором оценивается воздействие загрязнения почвы комплексом тяжелых металлов, в том числе свинца, на урожай зеленой массы ячменя. При этом отмечается снижение урожайности почти в три раза, что возможно частично компенсировать внесением минеральных удобрений (RU 2189712 C2, А01В 79/02, 27.09.2002). Но в данном способе не показано влияние загрязнения почвы тяжелыми металлами на другие зерновые культуры, в том числе озимую пшеницу.

Озимая пшеница является одной из основных сельскохозяйственных культур. Прогнозированием условий ее вегетации и урожайности в России занимается Гидрометцентр (Автоматизированная система оценки агрометеорологических условий вегетации и методы прогноза урожайности озимой ржи и пшеницы по территории субъектов Российской Федерации от 18 февраля 2004 г.) Там же обрабатывают данные о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении. Но не прогнозируют при этом переход тяжелых металлов в озимую пшеницу.

Для эколого-токсикологической оценки уровня загрязнения почв разработаны предельно допустимые концентрации (ПДК) или ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) валовых форм тяжелых металлов в почвах. Однако валовое содержание тяжелых металлов в почве не характеризует их доступность для растений. Для предварительной оценки вероятности загрязнения сельскохозяйственных растений тяжелыми металлами разрабатываются предельно допустимые концентрации (ПДК) подвижных форм тяжелых металлов в почвах. ПДК подвижного (извлекаемого ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8) свинца в почве составляет 6 мг/кг. Однако сельскохозяйственные растения обладают разной толерантностью к накоплению свинца. Поэтому более точный прогноз вероятности загрязнения растениеводческой продукции свинцом должен проводиться с учетом биологических особенностей конкретной культуры.

Задачей настоящего изобретения является прогнозирование накопления свинца в зерне и соломе озимой пшеницы на основе данных о содержании подвижного свинца в пахотном слое почвы.

Для реализации поставленной задачи были заложены микрополевые опыты, в которых моделировались различные уровни содержания подвижного свинца в почве. В опыте возделывали озимую пшеницу сорта «Альбатрос-Одесский». На урожайность пшеницы изучаемые концентрации подвижного свинца в почве не влияли. Содержание свинца в зерне и соломе озимой пшеницы представлено в таблице.

Таблица
Влияние уровня загрязнения пахотного слоя почвы свинцом на его накопление в озимой пшенице
Содержание подвижного свинца в почве, мг/кг	0,7	25	50	75
Содержание свинца в зерне (14% влаги)	0,399	0,584	0,656	0,802
Содержание свинца в соломе (16% влаги)	0,949	1,294	2,344	2,890

В результате математической обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии, которые позволяют с высокой точностью прогнозировать накопление свинца в зерне и соломе озимой пшеницы, зная содержание подвижных форм этого элемента в почве (в интервале от 0,7 до 75 мг/кг).

Рз=0,416+0,0052Рп, R=0,99;

Рс=0,824+0,0277Рп, R=0,98;

где Рз - содержание свинца в зерне озимой пшеницы, мг/кг (при влажности 14%); Рс - содержание свинца в соломе озимой пшеницы, мг/кг (при влажности 16%); Рп - содержание подвижного свинца в почве от 0,7 до 75 мг/кг; R - коэффициент корреляции.

Допустимый уровень содержания свинца в зерне озимой пшеницы, используемого в пищевых целях, составляет 0,5 мг/кг (Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.3.2.1078-01). Максимально допустимый уровень (МДУ) содержания свинца в зерне и соломе озимой пшеницы, используемых в кормовых целях, составляет 5 мг/кг (Временный максимально-допустимый уровень (ВМДУ) химических элементов в кормах сельскохозяйственных животных №123-41281-87 от 15.07.87 г.).

Способ осуществляется следующим образом. До возделывания озимой пшеницы в пахотном слое почвы определяют содержание подвижного (извлекаемого ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8) свинца (Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсобрционным анализом в лабораториях Общегосударственной службы наблюдения и контроля загрязнения природной среды. РД 52.18.289-90-М., 1991, 35 с.). Полученное значение содержания подвижного свинца в почве подставляют в формулы и рассчитывают содержание этого элемента в зерне и соломе, затем сравнивают его с нормативами содержания свинца в растениеводческой продукции и делают заключение о возможности или невозможности возделывания озимой пшеницы на данной почве.

Пример: при содержании в пахотном слое почвы 16 мг/кг подвижного свинца накопление этого элемента в зерне озимой пшеницы рассчитывают по формуле:

Рз=0,416+0,0052·16=0,5 мг/кг.

Расчетное значение содержания свинца в зерне (0,5 мг/кг) соответствует допустимому уровню содержания этого элемента в продукции, предназначенной для пищевых целей. Следовательно, для получения безопасной продукции эту культуру нельзя возделывать на почвах, содержащих более 16 мг/кг подвижного свинца.

Пример: при содержании в пахотном слое почвы 75 мг/кг подвижного свинца накопление этого элемента в зерне озимой пшеницы рассчитывают по формуле:

Рз=0,416+0,0052·75=0,81 мг/кг.

Рассчитанное значение превосходит допустимый уровень содержания свинца в зерне, предназначенный для оценки пищевых продуктов, но в то же время ниже МДУ, предназначенного для оценки безопасности кормов. Следовательно, при возделывании на почвах, содержащих 16-75 мг/кг подвижного свинца, зерно озимой пшеницы нельзя использовать в пищевых целях, но можно использовать в качестве корма для сельскохозяйственных животных.

Пример: при содержании в пахотном слое почвы 75 мг/кг подвижного свинца накопление этого элемента в соломе озимой пшеницы рассчитывают по формуле:

Рс=0,824+0,0277·75=2,9 мг/кг.

Рассчитанное значение ниже МДУ, предназначенного для оценки безопасности кормов. Следовательно, при возделывании на почвах, содержащих до 75 мг/кг подвижного свинца, солому озимой пшеницы можно использовать в кормовых целях.