Диссертация (1154518), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Средняя многолетняя температура воздуха составляет около +5°С сколебаниями по годам от +2,9 до +7,0°С. Среднемесячная температура самого холодного46месяца (января) –7,9°С, самого теплого (июля) +19,7°С. Центрально–черноземный регионхарактеризуетсянеустойчивыминедостаточнымувлажнением.Среднегодовоеколичество осадков составляет 400-500 мм. Среднегодовая и среднемноголетняяотносительная влажность воздуха составляет 76%.Периодэкспериментахарактеризовалсязасушливойжаркойпогодойсминимальным количеством осадков и средней температурой воздуха +25°С.Почваагробиостанции–аллювиально-луговаянасыщеннаяглееватаясреднесуглинистая (Степанцова, Красин, 2012):Ао (0–10) – Темно-серый, среднеувлажнен, сильноуплотнен, крупно-комковатозернистый, тяжелый суглинок, обилие копролитов, корни составляют 50% от объемагоризонта, граница ровная, переход постепенный;Слой 1 – А1 (10-17) – темно-серый, сильноувлажнен, среднеуплотнен,среднезернистый, тяжелый суглинок, обилие копролитов, кремнеземистая присыпка,много корней, граница волнистая, выделяется по структуре, переход ясный;Слой 2 – (17-30) – темно-серый с буроватыми вкраплениями, свежий, плотный,комковато-призматический, тяжелый суглинок, марганцевыевкрапления до 2-3мм,ожелезненные вкрапления, корни растений20%, обугленные остатки растений, границаволнистая, переход ясный;Слой 3 – погребенная почва 1 (30-45) – буровато темно-серый, сильноувлажнен,сильноуплотнен, мелкозернистый, средний суглинок, обилие железистых и марганцевыхвкраплений, встречаются мелкие ортштейны, граница мелкозатечная, переход резкий;Слой 4 – горизонт А2 погребенной почвы 1 (45-55) – окраска пестрая, основнойфонсветло-бурый,гумусовыепотеки,многочисленныержавыевкрапления,среднеувлажнен, среднеуплотнен, мелкоплитчатая, между легким и средним суглинком,обилие мелких ортштейнов, граница волнистая, переход ясный;Слой 5 – погребенная почва 2 (55-75) – окраска пестрая, преобладает бурый, темнеепредыдущего, влажный, плотный, плитовидная (при более мелком рассмотрении,зернистая), средний суглинок, на границе с тяжелым, обилие марганцевых натеков,обилие мелких ортштейнов и железистых вкраплений, граница затечная, переход ясный;Слой 6 (75-120) – окраска пестрая, преобладающий фон сизовато-серый (составляет60%), остальное ржавые прослои, влажный, среднеуплотнен, средний суглинок, (песчаныепрослоя ожелезнены), слюда.Гранулометрический состав, физические и физико-химические свойства почвыбиостанции приведены в таблицах 1-3.47Таблица 1 – Гранулометрический составГоризонт,глубина, смАоСл.1Сл.2Сл.3Сл.4Сл.5Сл.60-1010-1717-3030-4545-5555-7575-121–0,2523237132Содержание фракции, мм в %0,25 0,05 0,01– 0,005<––0,005–0,0010,05 0,010,001202310172813288163016254213237201111182540412121735592132246729Название почвы<0,0155565740283542Тяжелый суглинокиловатопылеватыйЛегкий суглинокСредний суглинокТаблица 2 – Физические свойстваГоризонт,глубина, смПлотностьпочвыПлотность ПористостьМГВЗППВРатвердойфазыг/см3% от объёмаАо 0-100,982,5761,912,118,240,321,6Сл.1 10-171,052,6059,611,917,839,620,0Сл.2 17-301,142,6256,512,518,841,115,4Сл.3 30-451,222,6353,610,415,632,223,4Сл.4 45-551,242,6453,06,59,830,222,8Сл.5 55-751,312,6650,88,512,835,415,4Сл.6 75-121,402,6647,410,015,033,014,4МГ– максимальная гигроскопичность, ВЗ – влажность завядания, ППВ – предельнаяполевая влагоемкость, Ра – порозность аэрации при влажности равной ППВТаблица 3 – Физико–химические свойстваГоризонт,глубина,смСодержание элементов Сорг,% рНводрНсолНгSV,%питанияР2О5* К2О* Nщг**ммоль/100гпочвымг/100гАо 0-1022,4 35,526,44,26,85,91,348,597,4Сл.1 10-17 17,4 28,421,43,96,95,60,944,398,0Сл.2 17-30 11,2 22,422,51,47,05,90,743,398,4Сл.3 30-45 8,024,618,31,97,16,10,632,198,2Сл.4 45-55 0,817,50,76,25,22,223,191,3Сл.5 55-75 0,618,41,27,46,40,224,591,7Сл.6 75-12 0,511,50,57,66,7022,5100*по Чирикову; **по Корнфилду (Зырина, Орлова, 1980; Русин, 1990; Орлов, 1992;Шконде, 1971; Беляев, 2012)Nщг – щелочногидролизуемый азот, рНвод – кислотность водной вытяжки из почвы.(актуальная кислотность), рНсол – кислотность солевой (КС1) вытяжки из почвы(обменная кислотность), Нг – гидролитическая кислотность, S – сумма обменныхоснований, V,% – степень насыщенности ППК (почвенно–поглотительного комплекса)основаниями (Степанцова, Красин, 2012).48Для исследования брали дозы шлама: 0,5 т/га; 2 т/га; 4 т/га.
Нормы внесениияшлама были выбраны с учетом требований ГОСТ Р 17.4.3.07-2001. Контроль – почвабиостанции.Описание опыта.Предшественник – пар.Перед началом работ участок выравнивали. Обработка почвы включала весеннюювспашку на 20 см, культивацию. Перед закладкой опыта почва была ещё разпрокультивирована.Опытный участок был разбит на прямоугольники, площадью 5,5 м2, на которыевносили разные дозы шлама.Чередование участков следующее: доза шлама 0,5 т/га; контроль; доза 2 т/га,контроль, доза 4 т/га, контроль. Повторность трёхкратная.Внесение шламов проводили перед посевом семян, проливая почву воднойсуспензией шлама. На 1м2 проливали 10 л воды, содержащих выбранную дозу (50, 200,400 г).Каждый прямоугольник был поделён на мелкие прямоугольные делянки площадью0,5 м2. На каждую делянку высевалась одна из культур методом рендомизированныхповторений (рис.
11).Рисунок 11 – Разбивка опытной делянки49Норма высева семян была взята по верхней рекомендованной дозе: лён – 40 кг/га,рапс – 6 кг/га, свёкла – 20 кг/га. Глубина заделки семян соответствовала рекомендуемымнормам (лён, рапс, свёкла – 3 см). После посева проведено орошение участкадождевальной установкой, дальнейший полив осуществлялся по мере необходимости.Ревизия всходов проводилась на 7, 10, 15 день.
По прошествии месяца былпроведён промежуточныйучёт показателей роста (Ващенко и др., 1991) ифотосинтетической продуктивности (Третьяков и др., 1990).Через 90 дней был проведён учёт всех окончательных показателей биологической ихозяйственной продуктивности и их составляющих с учётом качества продукции.Учетные показателиПоказатели биологической продуктивности: масса растений с 1 м2, в том числеразмерные показатели (высота растений, площадь листьев), чистая продуктивностьфотосинтеза (прирост сухой массы растений в граммах за определенное время (сутки),отнесенный к единице листовой поверхности (м2) (Третьяков и др., 1990).Площадь листьев определяли методом высечек (Третьяков и др., 1990). Для этогоотбирали среднюю пробу растений, быстро срезали листья и определяли их массу.
Затемиз каждого листа выбивали сверлом определенного диаметра (в зависимости от культуры)несколько высечек, объединяли вместе и устанавливали их массу. Площадь листьевопределяли по формуле:S = ac / b,где a – общая масса сырых листьев, г; b – общая масса сырых высечек, г; c – общаяплощадь высечек, см2.Для определения чистой продуктивности фотосинтеза отбирали пробы растений, укоторых определяли общую массу, массу отдельных органов и площадь листьев.
Далеенетто–ассимиляцию (в г/м2 за 1 сут.) рассчитывали по формуле:ЧПФ = В2–В1 / 0,5(Л1+Л2),где В1 и В2 – сухая масса растений в начале и конце учетного периода; (В2 – В1) –прирост сухой массы за сутки; Л1 и Л2 – площади листьев в начале и в конце периода, м2;0,5(Л1 + Л2) – средняя рабочая площадь листьев за время опыта.Показатели хозяйственной продуктивности: масса хозяйственно ценной частиурожая, семенная продуктивность (рапс, лен), качественные показатели хозяйственногоурожая (Ващенко и др., 1991).502.3.6 Статистическая обработка данныхМетодыописательнойстатистикивключаливсебяоценкусреднегоарифметического (М), среднеквадратичное отклонение (S) (Ивантер, Коросов, 2010) сиспользованием программы Excel 2007 (MS Office 2007, США).
Определениедостоверности различий между качественными показателями сравниваемых групппроводили с использованием t–критерия Стьюдента и критерия Фишера (Гланц, 1998;Васильева, 2007; Ивантер, Коросов, 2010).2.3.7 Методика исследования накопления металлов в тканях растений и почвеАнализ накопления компонентов шлама в органах экспериментальных растений ипочве проводилось в аккредитованной лаборатории по агрохимическому обслуживаниюсельскохозяйственного производства ФГБУ Государственный центр агрохимическойслужбы «Тамбовский».В растительных образцах осуществлялся поиск содержащихся в шламе металлов,концентрациякоторыхвпродовольственномсырьеипищевыхпродуктахрегламентируется российским законодательством (СанПин № 42–123–4089–86).Искомые металлы в растительных пробах определяли согласно методикамрегламентируемым ГОСТ:– свинец – ГОСТ 26932–86 Сырье и продукты пищевые. Методы определениясвинца– кадмий – ГОСТ 26933–86 Сырье и продукты пищевые.
Методы определениякадмия– железо – ГОСТ 27998–88 Корма растительные. Методы определения железа– цинк – ГОСТ 26934–86 Сырье и продукты пищевые. Метод определения цинка– медь – ГОСТ 26931–86 Сырье и продукты пищевые. Методы определения медиВ почве с опытных делянок анализировались: свинец, марганец, медь, кобальт,цинк, хром, никель (МУ по определению…,1992; РД 52.18.289–90).Анализраспределенияметалловвтканяхэкспериментальныхрастенийосуществлялся на сканирующих электронных микроскопах Neon 40 и Merlin (Carl Zeiss,Германия) (Ma et al., 2013).Подготовка пробНавеску растительной ткани массой 250 мг растирали в охлажденной ступке в 0,5мл дистиллированной воды. Полученный гомогенат наносили на подложку и высушивалипри комнатной температуре.51ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ3.1 Результаты физико–химического исследования образца металлургическогошламаРезультаты анализа химического состава исследуемого образца шлама приведеныв таблице 4.Таблица 4 – Химический состав образца металлургического шламаНаименованиеопределяемого РезультатУстановленнаякомпонентаизмерения, %неопределенность, %Гигроскопическая влага0,68±0,20Железо металлическое<1–Железо общее38,4±9,1Марганец0,086±0,029Медь<0,025–Нефтепродукты0,028±0,011Никель<0,05–Оксид алюминия1,38±0,39Оксид железа (II)3,44±0,17Оксид кальция4,08±0,59Оксид кремния (IV)5,87±0,59Оксид магния1,67±0,29Потери при прокаливании39,3±0,7Сера0,42±0,1Фосфор0,043±0,098Хром (III)0,117±0,018Цинк8,30±0,72Исследуемый образец металлургического шлама характеризуется содержаниемжелеза общего 38,4 % масс.
При этом наибольшей концентрацией из тяжелых металловпредставлен цинк – 8,3 % масс.Дифрактограмма, полученная в результате качественного рентгенофазовогоанализа, представлена на рисунке 12.52Рисунок 12 – Рентгеновская дифрактограмма образца металлургического шламаКоличественный фазовый анализ провести не удалось из–за малых долей фаз(помимо гематита Fe2O3, вюрцита ZnS и феррита цинка Fe2ZnO4) присутствующих вобразце. Тем не менее, по имеющимся дифрактометрическим данным с помощьюпрограммного обеспечения (программа для рентгенофазового анализа Match! v.2.0) былиоценены относительные содержания основных фаз, представленные в таблице 5.Таблица 5 – Относительноеметаллургического шламаФазыFe2ZnO4Fe2O3ZnSсодержаниеосновныхфазвобразцеСодержание, %12844Как видно из рисунка 12 и таблицы 5, большая часть железа в образце находится ввиде оксида Fe2O3 и феррита цинка Fe2ZnO4, часть цинка присутствует в составе фазывюрцита ZnS.Данные по распределению частиц металлургического шлама по размерам(гранулометрическому составу) представлены на рисунке 13.Рисунок 13 – Гранулометрический состав образца металлургического шлама53Установлено, что размер частиц шлама лежит в диапазоне от 0,1 до 100 мкм.Распределение частиц по размерам по своему характеру близко к бимодальному, медианараспределения d50 составила примерно 14 мкм.Морфология агрегатов частиц исследуемого шлама представлена ниже на рисунке14.а)б)в)г)Рисунок 14 – Электронная микрофотография образца шлама (увеличение: а – 100, б – 500,в – 1000, г – 5000)Как видно из приведенных выше изображений, образец металлургического шламапредставляет собой мелкодисперсный порошок, состоящий как из агломератов, так и изотдельных частиц с иррегулярной морфологией (в основном, неправильной формы) иразличной дисперсностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
