Lability in soil and accumulation of Zn and Cd in barley under conditions of co-contamination | Подвижность в почве и накопление Zn и Cd в ячмене в условиях совместного загрязнения

English. To identify the patterns of distribution and estimate the parameters of Zn and Cd migration in the "soil – soil solution – plant" system, a plant growing experiment was carried out on soddy-podzolic soil using a test culture of barley. The experiment included 5 variants with different combinations of Cd and Zn doses: Cd0Zn0, Cd25Zn0, Cd25Zn50, Cd25Zn100, Cd25Zn150. The physical and chemical characteristics of the soil, the content of labile (F1) and sum of labile and OMC-bound (F1 + F2) forms of HM, morphometric parameters and concentrations of Zn and Cd in barley during ontogenesis were determined. Parametrization of the equations of vegetative mass growth was performed, the regularities of Cd and Zn accumulation in the barley crop were established, and the phytotoxic effect of high concentrations of these metals on plants was estimated. The relative content of F1 and (F1 + F2) forms of Cd and Zn in the soil increased when Cd (25 mg/kg) and Zn (50-150) mg/kg were applied to the soil simultaneously. The change in barley biomass is well approximated by logistic curves. The contamination of the studied soil with Cd at a dose of 25 mg/kg (critical concentration) leads to a pronounced phytotoxic effect. In native soil (variant Cd0Zn0) the Cd accumulation in straw was 32 times higher than in barley grain. When only cadmium was applied to the soil at a dose of 25 mg/kg, the highest ratio of metal concentrations in straw and grain was observed. If, along with cadmium at a dose of 25 mg/kg, zinc was applied into the soil in the amounts of 50, 100 and 150 mg/kg, then for the corresponding variants of the experiment, the ratio of [Cd]straw /[Cd]grain was consistently reduced. When successively increasing amounts of Zn (variants Cd0Zn0, Cd25Zn0, Cd25Zn50, Cd25Zn100, Cd25Zn150) were applied to the soil, the content of the element in straw and barley grain increased. The corresponding dependencies can be described by linear functions. There were also very significant changes in the structure of the crop.

Russian. Для выявления закономерностей распределения и оценки параметров миграции Zn и Cd в системе "почва – почвенный раствор – растение" проведен вегетационный эксперимент на дерново-подзолистой супесчаной почве с использованием тест-культуры ячменя. Опыт включал 5 вариантов с различными сочетаниями Cd и Zn в дозах: Cd0Zn0, Cd25Zn0, Cd25Zn50, Cd25Zn100, Cd25Zn150. Определены физические и химические характеристики почвы, содержание подвижных (Ф1), суммы подвижных и связанных с органоминеральными комплексами (Ф1 + Ф2) форм ТМ, морфометрические показатели и концентрации Zn и Cd в ячмене в процессе онтогенеза. Произведена параметризация уравнений прироста вегетативной массы, установлены закономерности накопления Cd и Zn в урожае ячменя и оценено фитотоксическое действие высоких концентраций этих металлов на растения. Относительное содержание Ф1 и (Ф1 + Ф2) форм Cd и Zn в почве при внесении в почву одновременно Cd (25 мг/кг) и Zn (50-150) мг/кг возрастало. Изменение биомассы ячменя хорошо аппроксимируется логистическими кривыми. Загрязнение исследуемой почвы Cd в дозе 25 мг/кг (критическая концентрация) приводит к выраженному фитотоксическому эффекту. В нативной почве (вариант Cd0Zn0) накопление Cd в соломе оказалось выше, чем в зерне ячменя в 32 раза. При внесении в почву только кадмия в дозе 25 мг/кг наблюдалось наибольшее соотношение концентраций металла в соломе и зерне. Если наряду с кадмием в дозе 25 мг/кг в почву вносили цинк в количестве: 50, 100 и 150 мг/кг, то для соответствующих вариантов опыта соотношение [Cd]солома/[Cd]зерно последовательно снижалось. При внесении в почву последовательно возрастающих количеств Zn (варианты Cd0Zn0, Cd25Zn0, Cd25Zn50, Cd25Zn100, Cd25Zn150) содержание элемента в соломе и зерне ячменя возрастало. Соответствующие зависимости можно описать линейными функциями. Были выявлены очень существенные изменения в структуре урожая.