Довбаш Надія Іванівна Зміна власти­востей сірого лісового ґрунту та продуктивність кукуруд­зи в умовах забруднення екотопів важкими металами

Короткий опис

Довбаш Надія Іванівна, молодший науковий співро­бітник відділу агроекології і аналітичних досліджень ННЦ «Інститут землеробства НААН України»: «Зміна власти­востей сірого лісового ґрунту та продуктивність кукуруд­зи в умовах забруднення екотопів важкими металами» (06.01.04 - агрохімія). Спецрада Д 26.004.04 у Національ­ному університеті біоресурсів і природокористування України

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК УКРАЇНИ
НАЦІНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР «ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК УКРАЇНИ»
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ
І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису

ДОВБАШ НАДІЯ ІВАНІВНА

УДК 631.45:633.1:504.53.062.4

ДИСЕРТАЦІЯ

ЗМІНА ВЛАСТИВОСТЕЙ СІРОГО ЛІСОВОГО ҐРУНТУ
ТА ПРОДУКТИВНІСТЬ КУКУРУДЗИ В УМОВАХ ЗАБРУДНЕННЯ ЕКОТОПІВ ВАЖКИМИ МЕТАЛАМИ

06.01.04 «Агрохімія» (сільськогосподарські науки)
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата наук Дисертація містить результати власних досліджень.
Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело Н. І. Довбаш

Науковий керівник
Корсун Світлана Георгіївна, доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник

Київ – 2018

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ,
СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ………………………………………………………..
13
ВСТУП……………………………………………………………………… 15
РОЗДІЛ 1. ТРАНСФОРМАЦІЇ В АГРОБІОГЕОЦЕНОЗАХ ЗА УМОВИ АНТРОПОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ ВАЖКИМИ МЕТАЛАМИ
(огляд літератури)…………………………………………………………………

21
1.1. Перерозподіл важких металів у агроландшафті під впливом
техногенезу………………………………………………………………………...
21
1.2. Особливості накопичення та впливу важких металів на екосистему
ґрунту………………………………………………………………………..
25
1.3. Особливості біокумуляції важких металів сільськогосподарськими
рослинами………………………………………………………………………….
31
1.4. Фіторемедіація як ефективний шлях зниження вмісту важких
металів в агроекотопах……………………………………………………..
40
РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ….. 47
2.1. Умови проведення досліджень……………………………………….. 47
2.2. Методика проведення досліджень……………………………………….. 51
2.3. Погодні умови у роки проведення досліджень …………………………. 53
РОЗДІЛ 3. ВПЛИВ ЕКЗОГЕННОГО НАДХОДЖЕННЯ СВИНЦЮ, КАДМІЮ, ЦИНКУ НА ЗМІНУ ВЛАСТИВОСТЕЙ СІРОГО ЛІСОВОГО
ҐРУНТУ ……………………………………………………………………………

60
3.1. Трансформування агрохімічних показників родючості ґрунту під
впливом забруднення екотопів свинцем, кадмієм, цинком…………………….
60
3.2. Зміна біологічної активності ґрунту залежно від забрудненості
агроценозів кукурудзи свинцем, кадмієм, цинком……………………………...
68
3.3. Особливості накопичення важких металів сірим лісовим ґрунтом
за умови екзогенного надходження свинцю, кадмію, цинку…………………...
78

РОЗДІЛ 4. ФОРМУВАННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ КУКУРУДЗИ НА ЗЕРНО В АГРОЕКОТОПАХ З ЕКЗОГЕННИМ НАДХОДЖЕННЯМ
ВАЖКИХ МЕТАЛІВ……………………………………………………………...

101
4.1. Індукція флуоресценції хлорофілу в листках рослин кукурудзи … 101
4.2. Особливості росту, розвитку рослин і формування
фотосинтетичного апарату кукурудзи на зерно…………………………………
108
4.3. Транслокація важких металів у рослинах кукурудзи залежно від
фаз розвитку……………………………………………………………………….
120
4.4. Продуктивність кукурудзи на зерно залежно від накопичення
важких металів у ґрунті…………………………………………………………...
129
РОЗДІЛ 5. БАЛАНС ЕЛЕМЕНТІВ ЖИВЛЕННЯ ТА ВАЖКИХ МЕТАЛІВ ПРИ ВИРОЩУВАННІ КУКУРУДЗИ НА ЗЕРНО В УМОВАХ ЗАБРУДНЕННЯ АГРОЕКОТОПІВ ПОЛЮТАНТАМИ У ЗОНІ ЛІСОСТЕПУ
УКРАЇНИ…………………………………………………………………………..

136
5.1. Баланс елементів живлення при вирощуванні кукурудзи на зерно в
умовах забруднення агроекотопів полютантами ……………………………….
136
5.2. Відчуження цинку, свинцю і кадмію рослинами кукурудзи за
різного забруднення агроекотопів важкими металами …………………...……
142
РОЗДІЛ 6. ЕКОНОМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИРОЩУВАННЯ КУКУРУДЗИ НА ЗЕРНО В УМОВАХ ЗАБРУДНЕННЯ
ВАЖКИМИ МЕТАЛАМИ………………………………………………………..

147
6.1. Економічна оцінка вирощування кукурудзи на зерно за різного
рівня забрудненості агроекотопів полютантами………………………………...
147
6.2. Енергетична оцінка вирощування зерна кукурудзи за різного рівня
забрудненості агроекотопів полютантами………………………………………
151
ВИСНОВКИ………………………………………………………………... 155
РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ………………………………………. 159
ЛІТЕРАТУРНІ ДЖЕРЕЛА………………………………………………… 160
ДОДАТКИ………………………………………………………………….. 192

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ
Абіотичні чинники середовища – компоненти і явища неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на живі організми, у т.ч. й людину [76].
Агроекотоп – комплекси структур факторів і ресурсів, інтегрованих з діяльністю людини, функціями яких є розвиток культурних рослин та інших організмів [239].
Агроценоз (від грец. ἀγρός – поле і ϰοιυός – загальний) – угруповання живих організмів, створене людиною для одержання сільськогосподарської продукції [76].
Баланс речовин у ґрунті – співвідношення між сумарним надходженням речовин у ґрунт і загальними втратами їх ґрунтом; кількісне вираження зміни запасів речовин за відповідний проміжок часу (рік, одна, дві і більше ротації сівозміни тощо) [76].
Важкі метали (ВМ) – хімічні елементи з високою атомною масою більше 50, густина яких перевищує 5 г/см3 та виявляють властивості металів. Серед них небезпечними забруднювачами з урахуванням їхньої токсичності, стійкості, здатності до нагромадження в навколишньому середовищі та поширення є: свинець, ртуть, кадмій, цинк, вісмут, кобальт, нікель, мідь, олово, сурма, ванадій, марганець, хром, молібден і миш’як [225].
г/га – грам на гектар
ГВК – ґрунтовий вбирний комплекс
Гранично допустима концентрація (ГДК) – максимальна концентрація забруднювача, що вважається безпечною для здоров’я людини [61].
Екотоп (від грец. οἶϰος – оселя, середовище і τόπος – місце) – сукупність природних абіотичних (кліматичних, ґрунтових) чинників, яка характеризує певну однорідну ділянку Землі [77].

ІФХ (індукція флуоресценції хлорофілу або ефект Каутського) – це здатність живих листків змінювати інтенсивність флуоресценції в червоній ділянці спектру при переході від темряви до світла [286].
к.од. – кормові одиниці кг/га – кілограм на гектар мг/кг – міліграм на кілограм
м-екв/100 г – міліграм-еквівалент на 100 г ґрунту
Мікроелементи (МЕ) –необхідні елементи живлення, що знаходяться в тисячних-стотисячних частках відсотків і виконують важливі функції в процесах життєдіяльності [244].
ННЦ «ІЗ НААН» – Національний науковий центр «Інститут землеробства Національної академії аграрних наук України».
Полютанти – хімічні чи біологічні речовини, що забруднюють природне середовище [207].
т/га – тонн з гектара
Фіторемедіація походить від грецького «фіто-» (рослина) і латинського
«ремедіум» (очищення, відновлення) – це використання різних видів рослин для вилучення або стабілізації небезпечних речовин з метою зменшення їх токсичності [271].
Фон ґрунту – це середнє значення певного показника, характерне для недеградованих ґрунтів вибраної території [153].
Фотосинтетичний потенціал посіву (ФПП) – сумарна листкова поверхня, яка брала участь у фотосинтезі від початку вегетації до закінчення фотосинтези [182].
Чиста продуктивність фотосинтези (ЧПФ) характеризує інтенсивність нагромадження сухої біомаси врожаю протягом доби в розрахунку на 1 м2 листкової поверхні рослин [175].

ВСТУП

Актуальність теми. Однією з причин незбалансованого розвитку агроекосистем в Україні, як вважають вітчизняні вчені, є високий рівень техногенного забруднення навколишнього природного середовища, в т. ч. важкими металами (ВМ). Обґрунтовану занепокоєність дослідників викликає зростаюче забруднення ґрунтів свинцем, кадмієм, цинком, пов’язане з використанням автотранспорту, щорічним спалюванням мільйонів тонн вугілля та іншого палива, агротехногенним навантаженням.
Екотоксиканти, надходячи до ґрунту, вступають у хімічні реакції, адсорбуються органічними речовинами, глинистими мінералами, оксидами. В різних за типом і гранулометричним складом ґрунтах співвідношення форм важких металів і їх розподіл відрізняються. Депонування забруднювачів ґрунтом часто унеможливлює реалізацію потенціалу сільськогосподарських культур та спричиняє забруднення рослинницької продукції. Підтвердженням цьому є результати наукових досліджень: А. Кабата-Пендіас (1989), В. Б. Ільїна (2001), В. В. Медведєва (2002), Ю. М. Дмитрука (2005), С. М. Крамарьова (2007) В. Л. Самохвалової (2008), Н. А. Макаренко (2009), Т. М. Мінкіної (2009), С. А. Балюка (2011), А. І. Фатєєва (2012), С. Г. Корсун (2012), Г. М. Господаренка (2013) та ін.
Ураховуючи те, що в нашій країні близько 8 % території сільсько- господарських угідь представлено ґрунтами з понадприродним умістом важких металів (Балюк С. А., 2014), важливою проблемою сучасності залишається дослідження зміни їхніх хімічних, біологічних, фізико-хімічних властивостей під впливом цих елементів, та встановлення параметрів забрудненості, що дозволяють вирощувати польові культури із задовільними кількісними та якісними характеристиками. Перелічене вище свідчить про доцільність і актуальність вивчення зміни властивостей сірого лісового ґрунту в умовах забруднення екотопів важкими металами та наукового обґрунтування

можливості безпечного використання таких територій для вирощування кукурудзи на зерно.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано в Національному науковому центрі «Інститут землеробства НААН» впродовж 2012–2014 рр. Тема роботи має безпосередній зв’язок з тематичним планом наукових досліджень Національного наукового центру «Інститут землеробства НААН», а саме: ПНД 2 Землеробство на 2011–2015 рр. «Розробити наукові основи розвитку галузі землеробства за стабілізації землекористування і структури природних угідь, застосування технологій конкурентоспроможного виробництва продукції рослинництва, збереження і відтворення в них родючості ґрунтів». Підпрограма 1 «Системи землеробства при оптимізації співвідношення земельних угідь, застосування ефективних технологій виробництва продукції рослинництва в Лісостепу й Поліссі». Завдання 02.01.05.04 «Установити спрямованість екотоксикологічних трансформацій у абіотичній та біотичній компоненті агроекосистеми за різного агротехногенного навантаження» (номер державної реєстрації 0111U008425).
Мета та завдання дослідження. Мета роботи – встановити спрямування зміни агрохімічних і біологічних характеристик сірого лісового ґрунту в умовах стабільного забруднення важкими металами та можливості безпечного використання забруднених територій у землеробстві для вирощування кукурудзи на зерно.
Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні завдання:
– установити спрямування трансформації фізико-хімічних, агрохімічних та біологічних властивостей сірого лісового легкосуглинкового ґрунту в умовах стабільного забруднення екотопу свинцем, кадмієм, цинком;
– з’ясувати вплив різноінтенсивного техногенного навантаження на структуру фонду важких металів у сірому лісовому легкосуглинковому ґрунті;

– установити особливості розподілу важких металів за профілем сірого лісового легкосуглинкового ґрунту в умовах техногенного забруднення території;
– дослідити вплив забрудненості екотопів кадмієм, цинком і свинцем на морфологічні показники та продуктивність фотосинтетичного апарату агроценозу кукурудзи;
– встановити вплив важких металів на урожайність кукурудзи на зерно, біохімічні та токсикологічні властивості зерна.
Об’єкт дослідження – трансформація агрохімічних і біологічних властивостей сірого лісового ґрунту та фізіолого-біохімічних процесів у рослинах кукурудзи на зерно під впливом сталого забруднення екотопів важкими металами.
Предмет дослідження – агрохімічні та біологічні показники родючості сірого лісового ґрунту, продуктивність кукурудзи, біохімічні та токсикологічні показники якості урожаю основної і побічної продукції.
Методи досліджень: візуальний – для встановлення фенологічних фаз росту і розвитку кукурудзи на зерно; польовий – для встановлення параметрів впливу важких металів та мікроелементів на родючість ґрунту; лабораторний – для визначення вмісту важких металів, фізичних, фізико-хімічних, агрохімічних властивостей ґрунту, якісних та кількісних показників урожаю; морфофізіологічний – для визначення біометричних параметрів рослин кукурудзи на зерно; порівняльно-розрахунковий – для оцінки економічної та енергетичної ефективності вирощування кукурудзи на зерно; математико- статистичний – для встановлення достовірності отриманих результатів досліджень та точності досліду.
Наукова новизна одержаних результатів. Уперше встановлено структуру фонду цинку, свинцю, кадмію та ступінь їхньої радіальної міграції у профілі сірого лісового ґрунту за різноінтенсивного забруднення важкими металами. Виявлено підвищення обмінної та гідролітичної кислотності, пригнічення інтенсивності респірації та целюлозолітичної активності

мікроорганізмів, тенденцію до зменшення вмісту гумусу у сірому лісовому ґрунті за тривалого забруднення екотопів свинцем, кадмієм, цинком. З’ясовано особливості формування фотосинтетичного апарату рослин кукурудзи на зерно в умовах понадприродного вмісту важких металів у ґрунті, які полягали у зниженні фотосинтетичного потенціалу посіву та чистої продуктивності фотосинтезу.
Удосконалено способи ремедіації територій, забруднених важкими металами, шляхом вирощування кукурудзи на зерно в умовах типового для зони Лісостепу сірого лісового ґрунту.
Отримала подальшого розвитку теорія механізму засвоєння хімічних елементів рослинами з ґрунту в розрізі транслокації важких металів в системі ґрунт – рослина, ефективності дії кореневих бар’єрів.
Практичне значення одержаних результатів. Визначено фіторемедіаційну здатність кукурудзи на зерно за вирощування на забруднених територіях та обґрунтовано можливість використання отриманого зерна для кормових та технічних цілей. Розроблено новий спосіб використання сільсько- господарських земель, забруднених свинцем і кадмієм (Патент України на корисну модель «Спосіб використання сільськогосподарських земель, забруднених свинцем і кадмієм»). Виробничу перевірку проведено на площі 20 га у ТОВ «Можарівське» (с. Можари Овруцького району Житомирської області), на площі 17 га у ТОВ «Словечно» (с. Словечно Овруцького району Житомирської області) та в СФГ АФ «Рогізнянська» (смт Володарка Володарського району Київської області) на загальній площі 53 га.
Особистий внесок здобувача. Здобувач безпосередньо опрацювала і узагальнила вітчизняну та зарубіжну літературу, сформувала робочу гіпотезу, провела польові і лабораторні дослідження, статистичну обробку отриманих результатів, сформувала висновки та рекомендації виробництву, підготувала наукові статті особисто та у співавторстві. З наукових праць, опублікованих у співавторстві, в дисертації використано лише ті ідеї та положення, які є результатом особистої роботи здобувача.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційних досліджень щорічно доповідались та обговорювались на засіданнях методичної комісії з питань землеробства та рослинництва Національного наукового центру
«Інститут землеробства НААН» (смт Чабани, 2012–2014 рр.). Основні положення та результати досліджень дисертаційної роботи викладено і обговорено на науково-практичній конференції молодих учених і спеціалістів
«Агротехнології для сталого виробництва конкурентоспроможної продукції» (смт Чабани, 2012 р.); Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених, аспірантів і докторантів «Наукові пошуки молоді у третьому тисячолітті» (м. Біла Церква, 2013 р.); IX з’їзді Українського товариства ґрунтознавців та агрохіміків «Охорона ґрунтів – основа сталого розвитку України» (м. Миколаїв, 2014 р.); Міжнародній науково-практичній конференції
«Збалансоване природокористування: традиції та інновації» (м. Київ, 2014 р.); Міжнародній науково-практичній конференції молодих учених, студентів і аспірантів «Екологізація сталого розвитку інформаційного суспільства» (м. Харків, 2014 р.); Міжнародній науково-практичній конференції «Екологічна безпека та збалансоване природокористування в агропромисловому виробництві» (м. Київ, 2014 р.); V Всеукраїнському з’їзді екологів з міжнародною участю (Екологія/Ecology – 2015) (м. Вінниця, 2015 р); науково- практичній конференції молодих учених і спеціалістів «Інноваційні розробки молодих учених для конкурентоспроможного аграрного виробництва» (смт Чабани, 2015 р.).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 16 наукових працях, з яких 4 статті у наукових фахових виданнях України, 3 статті у наукових фахових виданнях України, включених до міжнародних наукометричних баз даних, патент України на корисну модель, 8 тез наукових доповідей.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з анотацій, вступу, 6 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел та додатків. Дисертацію викладено на 213 сторінках

друкованого тексту. Робота містить 33 рисунки, 22 таблиці, 17 додатків. Список використаних джерел налічує 325 джерел, у т. ч. 68 латиницею.

Список літератури

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі на основі експериментальних досліджень та теоретичного узагальнення результатів запропоновано авторське розв’язання наукового завдання, що полягає у встановленні трансформацій агрохімічних характеристик сірого лісового грубопилувато легкосуглинкового ґрунту в умовах Правобережного Лісостепу за стабільного забруднення екотопів важкими металами та обґрунтуванні способу безпечного використання таких територій у землеробстві шляхом вирощування кукурудзи на зерно.
1. Накопичення свинцю до 100 мг/кг, кадмію до 2,0, цинку до 50 мг/кг ґрунту за тривалого техногенного впливу не призвело до погіршення фізико- хімічних властивостей верхнього шару ґрунту (0–20 см), порівняно з природним фоном. За концентрування свинцю у кількості 1000 мг/кг, кадмію – 20, цинку – 500 мг/кг ґрунту відмічено підвищення обмінної кислотності на 1,27 одиниці рН, гідролітичної кислотності – на 1,24 м-екв/100 г ґрунту і втрату гумусу на 0,26 %.
2. Внесення мінеральних добрив у дозі N120P90K120 в агроценозах кукурудзи на зерно зі збільшенням концентрації свинцю до 100 мг/кг, кадмію – 2,0, цинку – 50 мг/кг ґрунту істотно не вплинуло на фонд рухомих форм азоту, фосфору, калію. За вмісту свинцю 1000 мг/кг, кадмію 20, цинку 500 мг/кг ґрунту відбулось різке зменшення продуктивності рослин і відчуження елементів живлення з ґрунту, а кількість доступного рослинам фосфору та калію в верхньому шарі (0– 20 см) відповідно зросла на 13,4 і 30,8 мг/кг ґрунту, порівняно з вихідними даними.
3. В умовах забруднення екотопів свинцем, кадмієм, цинком показники стану мікробного ценозу ґрунту змінювались в межах середнього та низького рівня варіювання (V=4,2–14,3 %). За зростання концентрації важких металів у ґрунті спостерігали зниження активності целюлозоруйнівних мікроорганізмів із незначним варіюванням (V=9,3 %), пригнічення інтенсивності респірації ґрунту за середньої варіації (V=14,3 %), та тенденцію до активізації мікроорганізмів- нітрифікаторів з незначною мінливістю (V=4,2 %).

4. Для нативного сірого лісового грубопилувато легкосуглинкового ґрунту в обробітку був характерним низхідний розподіл форм полютантів по ґрунтовому профілю. При цьому, 19,8–37,0 % від загального запасу цинку у генетичних горизонтах знаходилось у кислоторозчинній і 1,10–6,29 % у рухомій формі; свинцю – відповідно 13,5–56,5 і 4,07–6,90 %, кадмію – 8,22–18,4 і 1,43–8,27 %.
5. В умовах систематичного забруднення екотопів переважаюче концентрування валових запасів цинку, свинцю і кадмію характерне для гумусово-елювіального та верхньої частини ілювіального гумусованого горизонтів (0–40 см). Валові запаси цинку, свинцю, кадмію у цьому шарі відносно всього профілю відповідно зросли з 28,9–32,9 до 40,2–87,8 %; з 30,3–34,0 до 58,2–93,7 %; з 30,1–31,8 до 41,7–70,2 % за відповідного збільшення частки кислоторозчинних форм від 38,5–40,8 до 56,3–95,5 %; від 44,9–49,1 до 80,2–97,6 %; від 29,2–34,2 до 63,9–93,3 %; рухомих форм – від 60,0–62,9 до 86,5–98,8 %; від 31,1–34,2 до 87,2–98,3 %; від 48,8–50,3 до 77,9– 95,9 %, залежно від рівня надходження металів у агроекотопи.
6. Підвищення вмісту важких металів у ґрунті спричинило негативні зміни розвитку фотосинтетичного апарату посівів кукурудзи на зерно. За вмісту у верхньому шарі (0–20 см) сірого лісового ґрунту свинцю до 1000 мг, цинку до 500 мг, кадмію до 20 мг/кг ґрунту фотосинтетичний потенціал посіву знизився на 7,5–34,2 %, чиста продуктивність фотосинтезу – на 3,22–22,6 %. Коефіцієнти кореляції між ефективністю первинних процесів фотосинтезу і фотосинтетичним потенціалом посіву знаходились у межах 0,753 7. Транслокація важких металів в системі ґрунт – рослина регулюється фізіологічними бар’єрами біохімічної природи. За збільшення у верхньому шарі (0–20 см) сірого лісового ґрунту кількості свинцю до 1000 мг, цинку до 500 мг,

кадмію до 20 мг/кг ґрунту накопичення цих металів кореневою системою рослин кукурудзи на зерно перевищувало їх уміст у стеблах і листках за фазами росту і розвитку відповідно: цинку у 1,90–8,22, свинцю – 1,35–8,77, кадмію – 0,55–3,91 раза.
8. Кукурудза має виражену стійкість до важких металів, що дозволяє ефективно використовувати території, забруднені свинцем, кадмієм і цинком без виведення їх із сільськогосподарського використання. Накопичення у верхньому шарі (0–20 см) ґрунту свинцю до 1000 мг/кг, цинку до 500, кадмію до 20 мг/кг обумовило зниження врожайності зерна кукурудзи лише на 6–22 %, порівняно з природним фоном.
9. Накопичення свинцю, кадмію і цинку агроекотопами змінювало хімічний склад зерна кукурудзи. Зерно, отримане за 10- і 100-разового перевищення фону важких металів, містило 0,7–0,9 мг/кг свинцю, що перевищило гранично- допустимі концентрації для продовольчого зерна, але його якість відповідала нормативам щодо кормової сировини та для технічних цілей. Виявлено тісний позитивний кореляційний зв’язок між накопиченням важких металів у зерні та кількістю «сирого» протеїну: для свинцю – 0,95, кадмію – 0,88, цинку – 0,77; жиру за коефіцієнтами відповідно 0,99; 0,91; 085, клітковини – 0,91; 0,93; 0,66 відповідно, та обернений тісний з вмістом крохмалю (r=−0,93; −0,90; −0,69).
11. За надходження до агроценозу кукурудзи з добривами однакової кількості основних нутрієнтів – N120Р90К120, інтенсивність балансу зростала з підвищенням забрудненості сірого лісового ґрунту свинцем до 1000 мг/кг, цинку до 500, кадмію до 20 мг/кг ґрунту і становила для азоту 59–74 %, фосфору – 107– 137, калію – 75–107 % залежно від накопичення екотопами важких металів.
12. За здатністю до накопичення важких металів кукурудза на зерно не може вважатись ефективним ремедіантом ґрунту. В умовах Правобережного Лісостепу при перевищенні природного фону сірого лісового ґрунту за вмістом цинку, свинцю і кадмію у 5–100 разів з рослинами кукурудзи на зерно відчужувалось 120–1805 г/га цинку, 19,4–102 свинцю та 0,7–15,9 г/га кадмію.

13. Рентабельність вирощування кукурудзи на зерно змінювалась відповідно до забрудненості екотопів свинцем, кадмієм, цинком і становила 42–79 %. Зростання забрудненості ґрунту у 5 та 10 разів знизило рентабельності відповідно до 69 та 61 %, а за 100-разового перевищення фону – до 42 %. Коефіцієнт енергетичної ефективності вирощування кукурудзи на зерно знизився на 6–21 % порівняно з природним фоном важких металів.