Анотація до роботи:

Паращенко І.В. Екотоксикологічна оцінка небезпечності свинцю в компонентах агроекосистеми. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. – Інститут агроекології УААН, Київ, 2009.

В роботі представлено новий підхід до екотоксикологічної оцінки небезпечності свинцю в агроекосистемах, що передбачає врахування його екотоксикологічних характеристик та гігієнічних регламентів. Показано, що агрохімікати впливають на надходження та акумуляцію свинцю у верхніх шарах ґрунтів. Наведено метод визначення допустимих концентрацій свинцю в агрохімікатах. Доведено, що свинець здатний до міграції у вертикальному напрямі і агрохімікати впливають на цей процес. Показано, що екотоксикологічну оцінку свинцю за показниками вертикальної міграції доцільно проводити за величиною коефіцієнтів концентрації. Відхилення величини коефіцієнтів концентрації від еталону надає можливість оцінити технології застосування агрохімікатів і, за необхідності, провести їх вдосконалення. Встановлено, що мінеральні добрива підсилюють перехід свинцю у системі грунт-рослина, органічні добрива, навпаки, знижують активність транслокації свинцю. Екотоксикологічна оцінка свинцю за показниками транслокації з ґрунту у рослини повинна базуватися на результатах визначення його вмісту в ризосфері рослин та враховувати коефіцієнти біологічного поглинання.

У дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення і новий підхід до екотоксикологічної оцінки небезпечності свинцю в агроекосистемах, що передбачає врахування його екотоксикологічних характеристик (надходження та акумуляція у верхніх шарах ґрунтів, міграція за їх профілем, транслокація у сільськогосподарські рослини) та гігієнічних регламентів (ГДК).

1. Встановлено, що фоновий вміст потенційно рухомого свинцю у різних типах ґрунтів коливається в межах 1,63 – 8,53 мг/кг і залежить, в першу чергу, від процесів грунтоутворення. Агрохімікати впливають на надходження та акумуляцію свинцю у верхніх шарах ґрунтів, проте, активність і направленість цих процесів залежить як від природних чинників, так і від сільськогосподарської діяльності.

2. Для попередження можливого негативного впливу агрохімікатів на грунт необхідно визначати в них допустиму концентрацію свинцю. Визначення повинно базуватися на врахуванні вмісту діючої речовини, норми застосування агрохімікату, фонової та гранично допустимої концентрації свинцю у верхніх шарах ґрунту. Встановлено, що допустима концентрація свинцю в агрохімікатах при вмісті діючої речовини від 10 до 40%, нормі застосування від 100 до 300 кг/га може складати 5 -7010² мг/кг.

3. Показано, що природний розподіл свинцю у профілі ґрунтів залежить від процесів ґрунтоутворення і наявності біогеохімічних бар’єрів. Для ґрунтів підзолистого типу характерний гумусово-елювіально-ілювіальний розподіл свинцю за профілем ґрунту з можливим геохімічним бар’єром у вигляді оглеєння. Для ґрунтів чорноземного типу характерний високий вміст свинцю у верхніх гумусованих шарах ґрунту, де він асоціюється з органічними речовинами. Геохімічним бар’єром в таких ґрунтах можуть виступати карбонати, які утворюють із свинцем малорозчинні солі. Для темно-каштанових ґрунтів характерний елювіально-ілювіальний розподіл свинцю, його акумуляція у нижніх шарах ґрунту пов’язана з наявністю не лише карбонатів, а і натрію.

4. Доведено, що свинець здатний до міграції у вертикальному напрямі. Глибина міграції при сприятливих умовах може перевищувати 100 см, тобто виходити за межі ґрунтового профілю.

5. Встановлено, що застосування агрохімікатів призводить до перерозподілу свинцю у профілі ґрунтів. Мінеральні добрива сприяють збільшенню вмісту кислоторозчинного свинцю у профілі ґрунтів на 8 – 73%, що може призводити до його вилуговування і подальшої міграції за межі профілю. Органічні добрива, навпаки, сприяють зменшенню вмісту кислоторозчинного свинцю у генетичних горизонтах, що може бути наслідком утворення комплексних і халатних сполук з органічними речовинами і зниження його рухомості.

6. Показано, що екотоксикологічну оцінку свинцю за показниками вертикальної міграції доцільно проводити за величиною коефіцієнтів концентрації з врахуванням процесів нагромадження (К_с>1) і вилуговування (К_с<1) у генетичних горизонтах ґрунту. Відхилення величини коефіцієнтів концентрації від еталону надає можливість оцінити технології застосування агрохімікатів і, за необхідності, провести їх вдосконалення.

7. Встановлено, що найбільш інтенсивне накопичення свинцю рослинами відбувається на початкових фазах росту й розвитку та в період активного формування вегетативної маси: для пшениці ярої – у фази кущення і цвітіння, ріпаку ярого - у фази бутонізації і цвітіння, сої – у фази гілкування і формування бобів. Накопичення свинцю органами всіх сільськогосподарських рослин, що досліджувалися, знаходилося у наступній залежності: корінь > вегетативна маса > генеративні органи (зерно).

8. Визначено, що за здатністю до накопичення свинцю сільськогосподарські культури знаходилися у наступній послідовності: соя > пшениця яра > ріпак ярий. Вміст свинцю у кореневій системі пшениці ярої складав 1,02 – 2,10 мг/кг, ріпаку ярого 0,51 – 1,61 мг/кг, сої 1,60 – 3,36 мг/кг; у вегетативній масі відповідно 0,43 – 2,31 мг/кг; 0,51 – 1,61 і 0,46 – 2,12 мг/кг. Накопичення свинцю зерном рослин знаходилось на рівні 0,21 – 0,22 мг/кг.

9. Показано, що активність поглинання свинцю кореневою системою рослин з різних зон ґрунту підпорядковувалася наступній залежності: ризосфера > грунтово-коренева поверхня > міжряддя. Коефіцієнти біологічного поглинання свинцю коливалися в межах 0,36-1,1. Тому для прогнозу надходження свинцю в продукцію рослинництва (зерно) доцільно проводити відбір зразків ґрунту не з міжрядь, а з ризосфери.

10. Встановлено, що мінеральні і органічні добрива впливають на процеси транслокації свинцю з ґрунту у рослини. Мінеральні добрива підсилюють перехід свинцю у системі грунт-рослина, органічні добрива, навпаки, знижують активність транслокації свинцю. Під впливом мінеральних добрив коефіцієнт біологічного поглинання свинцю корінням пшениці ярої на початкових фазах розвитку збільшився з 0,55 до 0,70, корінням ріпаку ярого з 0,40 до 0,62, корінням сої з 1,10 до 1,30 порівняно з контролем.

11. Екотоксикологічна оцінка свинцю за показниками транслокації з ґрунту у рослини повинна базуватися на результатах визначення його вмісту в ризосфері рослин та враховувати коефіцієнти біологічного поглинання. Для забезпечення гігієнічної якості зерна коефіцієнт біологічного поглинання кореневою системою пшениці не повинен перевищувати 0,76, ріпаку – 0,44, сої – 0,68.

Публікації автора:

1. Макаренко Н.А. Рухомість свинцю у різних типах ґрунтів України під впливом природних і антропогенних чинників /Н.А.Макаренко, І.В.Паращенко // Агроекологічний журнал. – 2007. - № 3. – С. 34 – 39. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

2. Паращенко І.В. Акумуляція, міграція та транслокація свинцю за умов забруднення дерново-підзолистого грунту /І.В.Паращенко // Агроекологічний журнал. – 2007. - № 2. – С. 88 – 91. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, написання статті).

3. Макаренко Н. А. Транслокація свинцю з сірого лісового грунту у рослин пшениці озимої під впливом добрив / Н.А.Макаренко, І. В. Паращенко // Науковий вісник НАУ. – Вип. 107. – Київ. – 2007. – С. 137 – 143. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

4. Макаренко Н. А. Транслокація свинцю з сірого лісового грунту у рослин ріпаку ярого під впливом добрив / Н. А. Макаренко, І. В. Паращенко // Агроекологічний журнал. Спец. Вип. – 2008. – С. 163 – 167. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні статті).

5. Макаренко Н. А., Паращенко І. В. Екотоксикологічна оцінка ґрунтів за вмістом свинцю // Матеріали міжнародної наукової конференції. –Житомир. - 2005. – С. 152 – 156. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, участь у написанні тез).

6. Паращенко І. В. Екотоксикологічний моніторинг свинцю в агроекосистемах // Збірник матеріалів четвертої науково-практичної конференції аспірантів “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи”. Вінниця. – 2004. – С. 34 – 36. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, написання тез).

7. Паращенко І. В. Вплив добрив на перерозподілення свинцю у профілях різних типів ґрунтів // Матеріали науково-практичної конференції молодих вчених “Новітні технології вирощування сільськогосподарських культур – у виробництво”. - Чабани. – 2004. – С. 27 – 28. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів досліджень, написання тез).

8. Паращенко І. В. Вплив добрив на вміст у ґрунті свинцю // Матеріали науково-практичної конференції молодих вчених і спеціалістів “Новітні технології виробництва конкурентоспроможної продукції рослинництва”. - Чабани. – 2005. – С. 24 – 25. (Проведення лабораторних та польових досліджень, аналіз та узагальнення результатів, написання тез).

9. Паращенко І. В. Про необхідність проведення контролю за свинцем // Матеріали науково-практичної конференції молодих учених “Екологічні проблеми сільськогосподарського виробництва”. - Київ. – 2007. – С. 94 – 95. (Проведення польових та лабораторних досліджень, аналіз та узагальнення результатів, написання тез).

10. Методика агроекологічної оцінки мінеральних добрив: Методичні рекомендації / [Патика В. П., Макаренко Н. А., Жилкін В. А. та ін.] ; за ред. акад. В. П. Патики. – К.: В-во «Логос», 2004. – 21 с. (підготовка матеріалів щодо забруднення грунту важкими металами, підготовка до друку)

11. Агрохімікати: Встановлення допустимих концентрацій шкідливих ДСТУ 4944:2008. – [Чинний від 2009-01-01]. – К.: Держспоживстандарт України, 2009. - 15 с. – (Національний стандарт України) (участь у підготовці розділів щодо допустимого вмісту важких металів в агрохімікатах, підготовка до друку).

12. Методичні рекомендації з встановлення допустимих концентрацій шкідливих речовин в агрохімікатах / [за ред. доктора с./г. наук Н. А. Макаренко] - К., 2007. – 16 с. (підготовка матеріалів щодо забруднення грунту важкими металами, підготовка до друку).

13. Методичні рекомендації „Екологічна експертиза технологій вирощування сільськогосподарських культур” / [за ред. д. с./г. наук Н. А. Макаренко, к. с. г. н. В. В. Макаренка] - К., 2008. – 84 с. (підготовка матеріалів щодо екологічної оцінки ґрунту за показниками забруднення ґрунту важкими металами, підготовка до друку).