Перехід фтору з фосфоритових концентратів у розчин при різній реакції середовища (час екстракції 14 діб), мг/л. Враховуючи це, необхідно наголосити на тому, що контроль за переходом фтору з фосфоритів у ґрунтовий розчин при застосуванні їх як добрив необхідно проводити, в першу чергу, на ґрунтах з лужною реакцією ґрунтового розчину.
Отримані результати показали, що найбільш активним джерелом надходження в грунт фтору можуть виступати фосфоритові концентрати Ново-Амвросієвського і Південно-Осиківського родовищ, поклади яких розташовані у південно-східному регіоні країни і можуть забезпечувати фосфорними добривами саме райони розповсюдження ґрунтів з нейтральною і лужною реакцією середовища.
З метою прогнозу екологічного ризику застосування було проведено розрахунки допустимого вмісту фтору (g2) у фосфоритах родовищ України. Розрахунки базувалися на даних щодо вмісту діючої речовини у фосфориті (g1), фонового вмісту фтору в ґрунті (F), гранично-допустимої концентрації (ГДК), стійкості ґрунтів до забруднення фтором (kt) і часу досягнення небезпечної концентрації фтору в ґрунті (Tk):
G2 = (ГДК-F) 30000 kt g1/Tk d
Отримані результати дозволили розробити наступні регламенти за вмістом фтору: при використанні фосфоритів як добрив у дозі (d) 90 кг/га (за вмістом Р2О5) у фосфоритах Здолбунівського родовища (12,6 % Р2О5) допустима концентрація фтор-іону не повинна бути вищою 1,3%, у фосфоритах Осиківського і Ратнівського (19,0% Р2О5) – 2,1%, Ново-Амвросієвського (16,0 % Р2О5) – 1,7 %, Південно-Осиківського і Ратнівського (28,0% Р2О5) – 3,0%, а для Ново-Амвросієвського (25,0% Р2О5) родовища та Маневичсько-Клеванської площі (25% Р2О5) рівень F- не повинен перевищувати 2,7%.
Вплив нового виду фосфорного добрива агрофоски на поведінку фтору в системі "добриво-грунт-рослина". Дослідження нового виду фосфорного добрива агрофоски (АФК) проводилися на дерново-середньопідзолистих грунтах при вирощуванні озимої пшениці в умовах польового досліду.
Застосування агрофоски у дозах Р60 і Р180 призвело до збільшення вмісту валового фтору в орному шарі ґрунту з 65,5 до 84,0-87,0 мг/кг, і, особливо, в підорному шарі – з 4,5 до 34,0-149,0 мг/кг. Поряд із збільшення валового вмісту застосування агрофоски сприяло підвищенню кислоторозчинного фтору – з 4,31 до 6,54 мг/кг, або на 13-68%, порівняно з контролем.
Застосування агрофоски Р180 в запас на 3 роки призвело до нагромадження кислоторозчинного фтору в орному шарі ґрунту в перший рік внесення (від 5,59 у фазу кущіння до 11,68 мг/кг у фазу повної стиглості пшениці). В наступні роки встановлено поступове зменшення вмісту F- в ґрунті до рівня 4,48-2,97 мг/кг.
Застосування агрофоски Р180 в значній мірі сприяло вилуговуванню та міграції фтору з гумусового та гумусово-елювіального горизонту. Так, вміст кислоторозчинного фтору зменшувався з 8,75 мг/кг (шар 0-20 см) до 2,20 мг/кг (шар 60-80 см).
Отримані дані свідчать про можливість впливу фосфорного добрива агрофоски на міграцію рухомих форм фтору за межі кореневмісних шарів ґрунту з подальшим надходження його у ґрунтові води.
Екотоксикологічна оцінка за показником перевищення фонового вмісту фтору в орному шарі ґрунту показала, що застосування АФК у дозі Р60 відповідає IV класу небезпечності (перевищення <2), у дозі Р180 - III класу небезпечності (перевищення > 2).
Екотоксикологічна оцінка за показниками активності радіальної міграції (Кс) показала, що застосування АФК як у дозі Р60, так і у дозі Р180 відповідає III класу небезпечності (Кс перевищує 1,1 одиниці).
Особливості нагромадження фтору рослинами пшениці при застосуванні агрофоски. За даними трирічних досліджень було встановлено особливості перерозподілу фтору у вегетативних та генеративних органах озимої пшениці. Найбільша кількість фтору при застосуванні АФК Р60 концентрувалася в кореневій системі пшениці - 0,47 мг/кг. У надземних вегетативних органах - стеблах та листі пшениці містилося 0,29 мг/кг фтору, в зерні - 0,17 мг/кг (у контрольному варіанті вміст F- становив відповідно 0,31, 0,28, 0,13 мг/кг).
Висновки
У даній роботі наведено теоретичне узагальнення і новий підхід до екотоксикологічної оцінки фтору залежно від генезису ґрунтів та застосування мінеральних добрив. За результатами проведених досліджень було зроблено наступні висновки:
1. Фоновий вміст валового фтору у різних типах ґрунтів України залежить від особливостей генезису і коливається в широких межах – від 49,5 до 297,5 мг/кг. Найбільшим вмістом фтору характеризуються ґрунти зони Лісостепу – 166,7-297,5 мг/кг, менше його в ґрунтах зони Полісся – 83,7 мг/кг та зони Степу – 49,5-89,5 мг/кг.
2. Вміст рухомих і потенційно-рухомих форм фтору є функцією фізико-хімічних властивостей ґрунтів. Спостерігається залежність між рухомістю фтору і кислотно-основними властивостями ґрунтів (r=0,6); вмістом мулистої фракції (r=0,7); кількістю магнію, алюмінію, заліза (r=0,6-0,7). Для підзолистих ґрунтів зони Полісся характерним є високий вміст кислоторозчинної форми фтору (4,6 мг/кг), при переході до зони Лісостепу і Степу спостерігається збільшення водорозчинного фтору (до 7,0 мг/кг) і, особливо, лугорозчинного фтору (з 1,7 до 12,1 мг/кг).
3. Генетичні особливості формування ґрунтів обумовлюють розподіл рухомих форм фтору за їх профілем. Для більшості ґрунтів зони Полісся і Лісостепу характерним є зменшення водорозчинної, кислоторозчинної та лугорозчинної форм фтору від гумусово-елювіальних горизонтів до материнської породи (в 1,1-6,6 раз); для ґрунтів зони Степу відмічена зворотна залежність – з переходом до материнської породи вміст рухомого фтору збільшується у 1,6-7,6 раз.
4. Тривале застосування мінеральних добрив (NPK) на ґрунтах підзолистого типу з кислою реакцією середовища призводить до зменшення вмісту валового фтору в орному шарі на 44-70%. При застосуванні мінеральних добрив на ґрунтах з нейтральною та лужною реакцією середовища спостерігається його нагромадження в орному шарі ґрунту (чорноземах звичайних ґрунтах його кількість збільшилась на 103-156%).
5. Під впливом тривалого застосування мінеральних добрив на ґрунтах підзолистого типу відбувається підвищення вмісту кислоторозчинного фтору (на 0,17-2,17 мг/кг, або на 3-143%) з подальшою активізацією його вертикальної міграції. Коефіцієнт концентрації коливається в межах 0,2-2,8, але в ряді випадків піднімається до особливо небезпечного рівня – 27-35 одиниць.
6. Застосування мінеральних добрив в умовах зрошення на темно-каштанових ґрунтах призводить до активізації процесів міграції фтору та до його вилуговування з гумусових горизонтів в нижні шари ґрунту, що може бути причиною надходження фтору у ґрунтові води. Встановлено, що вниз за профілем ґрунту вміст водорозчинної форми фтору підвищується на 99-312%, лугорозчинної – на 20-94%, кислоторозчинної – на 127-230%.
7. Екотоксикологічна оцінка фосфоритів українських родовищ показала, що найбільша кількість F- вилучалася при лужній реакції середовища – до 379 мг/л, при нейтральній – до 43 мг/л, при кислій – до 33 мг/л. Найбільш активним джерелом фтору можуть виступати фосфоритові концентрати Ново-Амвросієвського і Південно-Осиківського родовищ.
8. Прогноз екологічного ризику застосування фосфоритів в якості добрив (доза 90 кг/га за вмістом Р2О5) показав, що допустима концентрація фтору не повинна перевищувати: у фосфоритах Здолбунівського родовища - 1,3 %, Ново-Амвросієвського - 1,7-2,7%, Осиківського – 2,1%, Південно-Осиківського - 3,0%, Ратнівського – 2,1-3,0%, Маневичсько-Клеванської площі - 2,7%.
9. Екотоксикологічна оцінка нового виду фосфорних добрив агрофоски за вмістом фтору свідчить, що при його застосуванні на дерново-середньопідзолистих ґрунтах значно зростає вміст валового (на 28-32%) і кислоторозчинного (на 13-68%) фтору. Застосування агрофоски в запас на 3 роки в перший рік внесення призводить до збільшення вмісту кислоторозчинного фтору в орному шарі дерново-підзолистого ґрунту з 5,6 до 11,7 мг/кг та до активізації міграції F--іону з гумусово-елювіального горизонту. За показниками міграції агрофоску можна віднести до III класу небезпечності, за перевищенням фону - до III-IV класу небезпечності.
10. Встановлено, що при застосуванні фосфорних добрив на фоні азотно-калійного живлення основна кількість фтору акумулюється в кореневій системі рослин, яка відіграє захисні функції організму відносно фтору. При застосуванні агрофоски у кореневій системі пшениці було знайдено 0,47 мг/кг фтору, у надземних вегетативних органах – 0,29 мг/кг, у надземних генеративних (зерні) – 0,17 мг/кг.
При впровадженні у сільськогосподарське виробництво нових видів фосфорних добрив необхідно проводити їх екологічну експертизу за вмістом фтору. Регламентацію вмісту фтору у фосфорних добривах доцільно здійснювати з урахуванням дози внесення добрива, грунтово-кліматичних особливостей зони застосування, фонового вмісту фтору у ґрунті, гранично-допустимої концентрації, стійкості ґрунтів до забруднення фтором і часу досягнення небезпечної концентрації фтору в ґрунті.
Список використаних джерел:
1. Макаренко Н.А., Ліщук А.М., Буожис А.О., Кавецька Т.В. Екотоксикологічна оцінка якості фосфоритів України // Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвідомчий тематичний науковий збірник. Спец. випуск до V з'їзду УТГА. – Ч.2. – Харків, 1998.
2. Кавецький В.М., Макаренко Н.А., Ліщук А.М. Екотоксикологічна оцінка небезпечності застосування добрив в агроекосистемі // Проблеми агропромислового комплексу Карпат: Збірник наукових праць. – 1998.
3. Кавецький В.М., Гець Т.С., Макаренко Н.А., Ліщук А.М. Екотоксикологічна оцінка фосфоритів за вмістом фтору при їх використанні на дерново-середньопідзолистих ґрунтах. - Вісник аграрної науки Причорномор'я. - Вип. 3, т.2. – 2001.
4. Ліщук А.М. Вертикальна міграція фтору у різних типах грунтів України при застосуванні мінеральних добрив // Вісник аграрної науки Причорномор'я. Спец. випуск 3 (23). – Ч1. – "Проблеми степового землеробства і рослинництва та їх вирішення в реформованих сільськогосподарських підприємствах". – Миколаїв, 2003.