| Аннотация |
Загрязнение почв металлами – глобальная общемировая угроза,
проявляющаяся во многих регионах планеты. Из-за загрязнения
почв многие сельскохозяйственные угодья становятся
непригодными для возделывания культур из-за снижения либо
продуктивности, либо качества продукции. Проблема
усугубляется возросшей потребностью увеличения
сельскохозяйственных площадей после пандемии COVID-19.
Поэтому оценка и минимизация фитотоксичности металлов –
актуальная задача фундаментальных и прикладных
исследований.
Несмотря на чрезвычайно большое число работ в рамках этой
проблематики, их подавляющее большинство базируется на
экспериментах с искусственным загрязнением субстратов, когда
в чистые почвы вносят металлы в виде их растворимых солей.
Этот подход неоднократно критиковался из-за невозможности
прямой экстраполяции результатов на реальные ситуации.
Принципиальное отличие нашего подхода – анализ нативных
техногенно загрязненных почв. Хотя многие исследователи
декларируют важность работы именно с нативными почвами,
такой подход реализуется крайне редко. Именно этот пробел
определяет новизну проекта.
Ключевая сложность при использовании техногенно
загрязненных почв – полиэлементный характер загрязнения,
поскольку промышленные выбросы чаще всего
многокомпонентны. Поэтому территории, где почвенный покров
загрязнен лишь одним элементом, представляют особый научный
интерес. В Оренбургской области, Республике Татарстан и
Пермском крае локализованы древние и старые рудники, в
которых в бронзовом веке (IV–II тысячелетия до н.э.) и в XVIII–XIX
вв. н.э. добывали медь. Участки возле них формируют уникальный
экспериментальный полигон для исследований моноэлементного
загрязнения почв.
Основная идея проекта заключается в анализе зависимостей
доза–эффект для нативных почв, отобранных по градиентам
загрязнения вблизи исторических медных рудников. Градиенты
загрязнения на исследуемых участках могут быть
диагностированы невооруженным глазом по степени угнетения
роста сельскохозяйственных растений и выраженности хлороза
листьев. Участки исследования будут расположены в разных
природно-климатических зонах (степь, лесостепь, южная тайга),
представляя разные типы почв (черноземы, серые лесные,
дерново-подзолистые). В общей сложности будет использовано
720 площадок: три географических района × четыре трансекты ×
30 точек отбора × две фазы вегетации (цветение и созревание
семян).
Полевые исследования будут сочетаться с лабораторными
тестами для оценки ростовых процессов (ISO 11269-2, ISO 22030,
ГОСТ 12038-84) и параллельным измерением почвенных
характеристик. В проекте будут использованы однодольные
(яровой ячмень, озимая пшеница, кукуруза и др.) и двудольные
(подсолнечник, рапс и др.) растения. Для оценки
фитотоксичности в общей сложности будет проанализировано по
1440 образцов почв и растений. Такая экспериментальная схема
позволит выявить детерминанты фитотоксичности меди в почвах с
разными физическими и химическими свойствами, а также
определить форму меди (свободный ион, обменная фракция,
валовое содержание), в наибольшей степени детерминирующую
отклики растений в разных ситуациях.
Важная часть проекта – разработка технологий минимизации
ущерба от загрязнения. Результаты ряда экспериментов
свидетельствуют, что цинк может снижать фитотоксичность меди.
Однако подавляющее большинство этих работ проведено на
искусственно загрязненных почвах или в условиях гидропоники,
что затрудняет понимание реальных механизмов взаимодействия
металлов. В проекте будет проверена гипотеза о снижении цинком фитотоксичности меди в нативных почвах. В загрязненные
и фоновые почвы будут внесены различные дозы сульфата и
оксида цинка. Ростовые процессы будут оценены у наиболее
чувствительной культуры (в общей сложности будет
проанализировано по 480 образцов почв и растений). Если
гипотеза окажется верной, смягчающее действие цинка может
быть использовано для разработки регламента применения
цинковых удобрений для снижения фитотоксичности меди и
улучшения качества почв.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
г) переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработку и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания;
|
