Научная статья на тему 'Experiments on accumulation of phosphorus in the plants Myosotis palustris, Glyceria maxima and Nasturtium officinale'

Experiments on accumulation of phosphorus in the plants Myosotis palustris, Glyceria maxima and Nasturtium officinale Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
123
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФОСФАТИ / РіЧКОВА ВОДА / ВИЩі ВОДНі РОСЛИНИ / АКУМУЛЯЦіЯ / PHOSPHATES / RIVER WATER / HIGHER AQUATIC PLANTS / ACCUMULATIO

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Prokopchuk O., Hrubinko V.

The problem of availability of quality water is highly relevant today, so the technologies of prediction and prevention of water pollution and purification are very important. Biological methods of cleaning, in paticular cleaning water by the so-called method of biosorption, have been increasingly used in the last decade. This method means the removal of dangerous substances and improvement of water condition by using aquatic organisms, in particular plants. Therefore, in view of the rich experience of research conducted in the biosorption sphere, we decided to predict the effectiveness of this method by using the cumulative ability of higher water plants to absorb phosphorus compounds. For this purpose, we selected water and plant samples ( Glyceria maxima (C. Hartm.) Holmb., Nasturtium officinale R. Br., Myosotis palustris (L.) L.) from the river Seret (Ternopil, Ukraine). The plants were placed into sterilized glass jars filled with 3 liters of water from the river Seret (control samples) and still tap water with addition of sodium phosphate with phosphorus concentration of 3.5 mg/dm³ (research sample), which were cultured in laboratory conditions for four months. We determined the content of phosphates, permanganate and dichromate oxidation in the water and the total content of phosphorus in the plants. We traced the dynamic of organic substances and the content of phosphates in the water, the accumulation of phosphorus in plants and the rate of accumulation of phosphorus in the plants and in the water. We calculated correlation coefficients to detect the dependence between phosphorus indicators in the aquatic plants and the concentration of phosphate ions in the water. We found that M. palustris had the greatest capacity to accumulate phosphorus and the highest rate of phosphorus accumulation from water, which allows us to consider it the most effective aquatic plant for absorption of elements and decreasing water pollution. We also established that G. maxima is the most effective aquatic plant for removal of phosphates from the soil and silt ponds for cultivation, while M. palustris and N. officinale are the most effective in reducing eutrophication of water bodies.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Experiments on accumulation of phosphorus in the plants Myosotis palustris, Glyceria maxima and Nasturtium officinale»

BicHUK ,fl,mnponeTpoBCBKoro ymBepcrneTy. Bionoria, eKonoria. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Biologia, ekologia Visnyk of Dnepropetrovsk University. Biology, ecology.

Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Ekol. 2016. 24(2), 437-443.

doi:10.15421/011659

ISSN 2310-0842 print ISSN 2312-301X online

www.ecology.dp.ua

УДК 574.58:661.718.1 (477.84)

Накопичення фосфору рослинами Myosotis palustris, Glyceria maxima та Nasturtium officinale в лабораторному експерименл

O.I. Прокопчук, В.В. Грубшко

Тернотльський нацюнальний педагогiчний ynieepcumem iMeni Володимира Гнатюка, Тернотль, Украта

Проблема доступно! яюсно! води ниш надзвичайно актуальна, тому важлив1 технологи попередження та профшактики И за-бруднення та очищення. Останими десятил1ттями все бшьше застосовують б1олог1чн1 методи, зокрема очищення водойм так зва-ним методом бюсорбци. Суть останнього зводиться до вилучення небезпечних речовин i полшшення стану водойм за допомогою водних оргатзшв, зокрема, рослин. Зважаючи на багатий досвiд проведених дослiджень щодо бюсорбци, ми вирiшили спрогнозу-вати ефективтсть даного методу за допомогою акумулятивно! здатносп поглинання фосфорних сполук вищими водними рослинами. Ддя цього вщбрано зразки води та рослин: лепешняк великий (Glyceria maxima (C. Hartm.) Holmb)., настурция лжарська (Nasturtium officinale R. Br.) та незабудка болотяна (Myosotispalustris (L.) L.) !з р. Серет в околицях м. Тернотль. Рослини поместили у простерил!зован! скляи банки емтстю 3 л !з водою з р. Серет (конгрольт проби) та вщстояною водопровщною водою !з до-даванням натрта фосфату (концентращею фосфору 3,5 мг/дм3). Дослщш проби культивували протягом чотирьох месяцев (жов-тень - ачень). У вод! визначали вмют фосфатв, перманганатну та бгхроматну окиснюватсть, а в рослинах - вмют загального фосфору. Простежено динамжу оргашчних речовин та вмст фосфатв у вод!, накопичення фосфору в рослинах !з води. Для вияв-лення залежносп мож показниками фосфору у вищих водних рослин i концентращею фосфат-юшв у вод! розраховано коефшкнш кореляци. M. palustris володае найбшьшою акумулювальною здатнiстю щодо фосфору, що дозволяе вважати вид ефективною водною рослиною щодо поглинання елементв та зменшення забруднення водойм. Для вилучення фосфапв !з Грунту та намулу водойм найефективнша водна рослина - G. maxima, а для зменшення евтрофжаци водойм -M. palustris i N. officinale.

Ключом слова: фосфати; рiчкова вода; вищ! водш рослини; акумуляця

Experiments on accumulation of phosphorus in the plants Myosotis palustris, Glyceria maxima and Nasturtium officinale

O. Prokopchuk, V. Hrubinko

Volodymyr Gnatyuk Ternopil National Pedagogical University, Ternopil, Ukraine

The problem of availability of quality water is highly relevant today, so the technologies of prediction and prevention of water pollution and purification are very important. Biological methods of cleaning, in paticular cleaning water by the so-called method of biosorption, have been increasingly used in the last decade. This method means the removal of dangerous substances and improvement of water condition by using aquatic organisms, in particular plants. Therefore, in view of the rich experience of research conducted in the biosorption sphere, we decided to predict the effectiveness of this method by using the cumulative ability of higher water plants to absorb phosphorus compounds. For this purpose, we selected water and plant samples (Glyceria maxima (C. Hartm.) Holmb., Nasturtium officinale R. Br., Myosotis palustris (L.) L.) from the river Seret (Ternopil, Ukraine). The plants were placed into sterilized glass jars filled with 3 liters of water from the river Seret (control samples) and still tap water with addition of sodium phosphate with phosphorus concentration of 3.5 mg/dm3 (research sample), which were cultured in laboratory conditions for four months. We determined the content of phosphates, permanganate and dichromate oxidation in the water and the total content of phosphorus in the plants. We traced the dynamic of organic substances and the content of phosphates in the water, the accumulation of phosphorus in plants and the rate of accumulation of phosphorus in the plants and in the water. We calculated correlation coefficients to detect the dependence between phosphorus indicators in the aquatic plants and the concentration of phosphate ions in the water. We found that M. palustris had the greatest capacity to accumulate phosphorus and the highest rate of phosphorus accumulation from water, which allows us to consider it the most effective aquatic plant for absorption of elements and

ТернопЛьський нацюнальний педагоачнийутверситет iMeHi Володимира Гнатюка, вул. М. Кривоноса, 2, ТернопЛь, 46027, Украгна Volodymyr Hnatyuk Ternopil National Pedagogical University, Kryvonosa Str., 2, Ternopil, 46027, Ukraine Tel. +38-035-43-59-01. E-mail: olenka13pro@mail.ru, v.grubinko@gmail.com

decreasing water pollution. We also established that G. maxima is the most effective aquatic plant for removal of phosphates from the soil and silt ponds for cultivation, while M. palustris and N. officinale are the most effective in reducing eutrophication of water bodies.

Keywords: phosphates; river water; higher aquatic plants; accumulation

Вступ

Одна з найважливших еколопчних проблем сього-дення - забруднена вода. Тому надзвичайно важливим стало своечасне попередження накопичення забрудню-вальних речовин у природних водах (Conley et al., 2009; Gerard et al., 2014). Фосфор - один 1з найважливших бюгенних елеменпв у водних екосистемах, який ютотно впливае на р1зноман1ття та продуктивтсть орган1зм1в, насамперед, водоростей i вищих водних рослин (Ruttenberg, 2003; Paytan, 2011). Останнi зв'язують його з рiзною iнтенсивнiстю, ввдграючи при цьому роль бiологiчних фiльтраторiв i очищувачiв водних екосистем ввд забруднення (Nouri et al., 2009; Xing et al., 2010; Chao et al., 2014). Таким чином, фггобюта, споживаючи фос-фати з води та твердих субстрапв, впливае на гх вмiст у riдроекосистемi та бере участь у пiдтриманнi балансу фосфорних сполук, разом iз тим забезпечуючи бiомасу та продуктивнiсть водойми (Shaibur et al., 2013; Pasichnaja et al., 2015; Costa et al., 2016).

В останне десятилiття значно зрiс штерес до можли-вого використання деяких водних рослин для очищення спчних вод i використання добуто1 бiомаси для вироб-ництва енерги, ïжi, волокон та шших продукпв (Marion and Paillisson, 2003; Foroughi, 2011; Yu et al., 2013). Зок-рема, у багатьох наукових працях висвiтлюеться питан-ня про накопичувальну здатнiсть бiоrенних речовин водними рослинами (DeBusk et al., 1995; Lorenzena et al., 2001; Kao et al., 2003; Rooney et al., 2003; Jaiswal, 2011; Henares and Camargo, 2014).

Мета цього дослвдження - з'ясувати накопичувальну здатнють стосовно фосфору у вищих водних рослин iз рiчковоï екосистеми в модельному експерименп за фшсованих умов зростання.

Матерiали i методи дослщжень

Для проведення дослвдження вдабрано зразки води та вищих водних рослин iз р. Серет в околицях м. Тер-нопiль. Рiчка Серет - найдовша iз приток Дтстра у межах Тернопiльськоï обласп. Ширина русла - 10-20 м, швидюсть течiï - 0,6 м/с. Каламуттсть води в середньому -100-200 г/м3. Вода рiки мае поршняно значну мiнералiзацiю - 350-550 мг/дм3. Середнiй показник роз-чиненого кисню - 9,78 мг О2/дм3, рН води - 6,95 моль/л, концентращя фосфапв -2,1-4,6 мг/дм3 залежно ввд пори року (Prokopchuk, 2015; Prokopchuk and Kurta, 2015).

Проби води вщбирали у пластиковi пробовiдбiрники об'емом 1 дм3 у верхнш третинi загальноï глибини (3040 см щд поверхнею). Вмiст фосфапв (РО43-) у водi ви-значали за методикою з утворенням фосфорно-молiбденовоï синi з використанням як ввдновника аскорбiновоï кислоти (Lure, 1973).

Дослвджували фосфоракумулювальну здатнiсть таких рослин: лепешняк великий (Glyceria maxima (C. Hartm.) Holmb), настурщя лiкарська (Nasturtium officinale R. Br.) та незабудка болотяна (Myosotispalustris

(L.) L.). Ц види поширеш ввд £вропи до Центрально! Ази. Bei вони - типов1 пдрофгга, однак перший вид мае довге повзуче кореневище закршлене переважно у прибережному грунп, а решта - слаборозвинет п^дземнi пагони, як1 крiплягься до прибережного мулу. G. maxima цвгге у травт - липн1, N. officinale i M. palustris - у травт - вереснi. Лепешняк великий ввдбраний пiсля перiоду вегетаци, а настурц1я лiкарська та незабудка болотяна - щд час вегетаци.

Частину вiдiбраних зразкiв рослин помщено у простерилiзованi склян1 банки емшстю 3 л i3 водою з р. Серет, що прийняли за контроль (К). Для модельного дослщу (Д) у рiчкову воду додавали розчин диг^офосфату натрiю (ЫаН2Р04), в якому фосфор (Р) взятий у кшькосп 3,5 мг/дм3 - концентрация, за яко! еле-мент активно поглинаеться рослинами з води та рiвномiрно розподшяеться у листi, стеблах та коренях (Pasichnaja et al., 2015). Експозищя рослин на розчинах i у природнш водi тривала чотири мюящ (iз жовтня по сiчень). Температура повпря у примiщеннi становила 18-20 °С, температура води - 14-16 °С, освiтленiсть -10 000 Лк за допомогою люмiнесцентних ламп (свплова/темнова фази - 16/8 год). Вмют фосфору в рослинах визначали за допомогою методики Gorodnij (1972). Визначення перманганатно! та бiхроматноi окиснюваносп води проводили за методиками Leite and Lure (1975) та Lure (1973).

Результати та ix обговорення

Перманганатна та бiхроматна окиснюванiсть води зросла з першого по четвертий мiсяцi, що пов'язано з незначним збiльшенням у водi кiлькостi оргатчних речовин (рис. 1, 2).

b 30 —

2 3

Мюяц дослiдження

Рис. 1. Динамика исрмаш аиатиоУ окисмювамос| |

у контрольних i досл1дних пробах води:

мiсяцi дослщження: 1 - жовтень, 2 - листопад, 3 - грудень, 4 - мчень; M ± m, n = 5

Незначне зростання показнишв окиснюваностi у дослiдних пробах, порiвняно з контрольними, вказуе на те, що сполуки фосфору не лiмiтують окиснюванiсть води р. Серет. Оргашчна речовина у водному середо-вищi постгйно розкладаеться на просп низько-молекулярнi сполуки, якi, у свою чергу, внаслiдок життедiяльностi мiкроорганiзмiв та у процесi хiмiчноrо

окиснення розкладаються до низькомолекулярних неоргашчних сполук (Кокш, 1982; Яошапепко, 2001). Для росту та розвитку рослин потрiбне поживне середо-вище, передусiм азот i фосфор (РаяеЬпа^ е1 а1., 2015), тому наявнiсть значно! кшькосп органжи у водi - спри-ятливий фактор для культивування рослин.

Концентращя фосфапв у водi дослвдних проб, порiвняно з контрольними, збшьшилася упродовж пер-шого мiсяця у 1,31 раза, другого - у 3,40, третього - у 7,37, а четвертого - у 1,31 раза (рис. 3).

90 80 § 70 2 60 1 50

0

1 40

.9 30 | 20

2 10

0

2 3

Мюяц дослщження

Рис. 2. Динамика б1хроматноТ окнснюваносм

у контрольних i дослiдних пробах води:

позначення див. рис. 1

3,0 2,5

|20

2 1,5

1,0 0,5 0,0

jjj^llj-l^j -— РОЧх^

П Контроль Q Досл i д

12 3 4

М^ящ дослiдження

Рис. 3. Концентращя фосфатш у контрольних i дослiдних пробах води: позначення див. рис. 1

Максимальний вмют фосфапв у дослвдних пробах на другий мiсяць - наслвдок внесення фосфаг-iонiв на перший мюяць експерименту. Загальноввдомо (Prokopchuk

and Grubinko, 2013), що змши вмiсту фосфору у водних екосистемах визначаються режимом його надходження та умовами трансформаци в самiй водойш. Кожна во-дойма характеризуеться властивими !й гiдрологiчними та гiдрохiмiчними умовами, розвитком фiтопланктону, вищих водних рослин та рiвнем антропогенного наван-таження, що визначають рiвень концентращ! фосфапв у водi. Тому для вивчення сезонно! динамки вмiсту фосфору у вод варто мати уявлення про к1льк1сне накопи-чення цього елемента водними рослинами.

У кореневш системi контрольно! групи рослин G. maxima вмст фосфору збiльшився з першого по третш мiсяцi, а з третього по четвертий - зменшився (рис. 4). У дослвдно! групи з першого по третш мiсяцi вмiст фосфору знизився, а з третього по четвертий - збшьшився. Найбшьша рiзниця мтж вмiстом фосфору в контрольних i дослвдних пробах виявлена на четвертий мсяць, коли дослiднi рослини мали в 1,64 раза бшьший вмют фосфору, нтж конгрольнi. У стебловш частинi контрольно! групи рослин вмют фосфору коливався. У дослвдно! групи з першого по другий мюящ вмют фосфору зменшився у 1,87 раза, а з другого по четвертий мюящ - збшьшився у 1,55 раза. Найбшьша рiзниця мтж вмютом фосфору у контрольних i дослвдних пробах спостерталась на перший мсяць, коли дослвдщ рослини мали в 3,33 раза бшьший вмют фосфору, нтж конгрольнi. У лисп контрольно! групи рослин вмют фосфору зменшився з першого по третш мюящ, а з третього по четвертий - незначно збшьшився. У дослщно! групи, навпаки, з першого по третш мюящ вмют фосфору збшьшився, а з третього по четвертий -зменшився в 1,40 раза. Найбшьша рiзниця мтж вмютом фосфору у контрольних i дослвдних пробах зареестрована на третш мюяць, коли дослвдщ рослини мали в 1,94 раза бшьший вмют фосфору, нж контрольна

Вмют фосфору з контрольно! групи в усш рослин за-галом коливався. Натомють, у дослвдно! групи з першого по другий мюящ вмют фосфору зменшився, а з другого по четвертий - збшьшився. Найбшьша рТзниця мтж вмютом фосфору у контрольних i дослвдних пробах спостерпга-лася на перший мюяць, коли дослвдш рослини мали в 1,71 раза бшьший вмют фосфору, нтж контрольна Отже, найбшьше фосфор акумулюе коренева система G. maxima з максимальними показниками на четвертий мюяць дослтджень.

12

J0

?4

«У 1 tar Ьг

S Вся рослина [Л Кор i нь В Стебло □ Листя

Мюяц досл1дження

Mi сяц досл щження

Рис. 4. Динамика вмкту фосфору в рослинах G. maxima:

а - контрольш, б - дослвдш проби; мюящ дослщження: 1 - жовтень, 2 - листопад, 3 - грудень, 4 - мчень; M ± m, n = 3

а

б

8

0

Вмют фосфору у кореш N. officinale контрольно! групи рослин збiльшився з першого по другий мiсяць в 1,61 раза, а з другого по четвертий зменшився (рис. 5). У дослщно!' групи з першого по четвертий мюяць спостерiгали зростання вмiсту фосфору у 2,97 раза. Найбшьша рiзниця м1ж вмiстом фосфору в контрольних i дослщних пробах зареестрована на четвертий мiсяць експерименту, коли дослщт рослини мали в 3,63 раза бшьший вмiст фосфору, тж контрольнi.

У стеблах рослин контрольно! групи вмст фосфору збшьшився з першого по другий мюяць в 1,95 раза, а з другого по четвертий зменшився у 2,32 раза. У рослин дослщно! групи з першого по третш мсяць вмст фосфору незначно зменшився, а з третього по четвертий -збшьшився у 1,50 раза. Найбшьша рiзниця м1ж вмiстом фосфору у контрольних i дослщних пробах зареестрована на четвертий мсяць, коли дослщт рослини мали в 3,54 раза бшьший вмст фосфору, нж контрольна

У лисп контрольно! групи рослин, подбно до коре-нево! та стеблово! частин, вмiст фосфору збшьшився з першого по другий мсяць, а з другого по четвертий зменшився. У дослщно! групи з першого по четвертий мсяць спостерц-али зростання вмюту фосфору (у 2,04 раза щодо першого мюяця). Найбшьша рiзниця м1ж вмстом фосфору зареестрована в контрольних i дослщних пробах на третш мсяць експерименту, коли дослщт рослини мали в 3,37 раза бшьший вмют фосфору, нж контрольна

В усш рослинi загалом iз контрольно! групи вмют фосфору збшьшився з першого по другий мюяць в 1,76 раза, а з другого по четвертий зменшився. У дослщно! групи з першого по четвертий мюяць спостернали зростання вмюту фосфору у 2,06 раза, щодо першого мюяця. Найбшьша рiзниця м1ж вмютом фосфору у контрольних i дослщних пробах зареестрована на перший мюяць, коли дослщт рослини мали в 3,52 раза бшьший вмют фосфору, нж контрольна

Я 0-

ä

Si °

и

* я ац ■&

О 10

о

.ü is 8

ГО CL 6

я ср

со -& 4

со

е ГШ ■в- 2

о

0

| h I

¡Им к

ЕЕ] Вся рослина D Кор1нь □ Стебло Q Листя

М1сяц1 досл1дження М1сяц1 досл1дження

Рис. 5. Динамика вмюту фосфору в рос. шнах N. officinale: позначении див. рис. 4

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

У кореневш системi контрольно! групи рослин M. palustris вмст фосфору збшьшився з першого по другий мсяць, а з другого по четвертий - зменшився у 1,97 раза (рис. 6). У рослин дослщно! групи з першого по четвертий мюяць спостерпгали зростання вмсту фосфору (у 7,53 раза щодо першого мсяця). Найбшьша рiзниця мтж вмютом фосфору у контрольних i дослщних пробах спостерпгалася на четвертий мюяць, коли дослщт рослини мали в 4,92 раза бшьший вмют фосфору, шж контрольш. У стебловш частит контрольно! групи рослин вмст фосфору збшьшився з першого по другий мюяць, а з другого по четвертий - зменшився в 1,71 раза. У рослин дослщно! групи вмст фосфору коливався. Найбшьша рiзниця мiж вмютом фосфору в контрольних i дослщних пробах зареестрована на четвертий мсяць дослщжень, коли рослини мали в 4,57 раза бшьший вмют

фосфору, нж контрольш. Вмст фосфору у лисп M. palustris контрольно! та дослщно! груп коливався. Найбшьша рiзниця мтж вмстом фосфору у контрольних i дослщних пробах зареестрована на третш мсяць спосте-режень, коли дослщт рослини мали в 3,11 раза бшьший вмют фосфору, нж контрольна

В усш рослин M. palustris загалом найбшьшу рТзницю мтж вмстом фосфору в контрольних i дослщних пробах спостерцали на першому мсяцт спостережень, коли дослщт рослини мали в 4,13 раза бтльший вмют фосфору, нж контрольш. Отже, найбшьше акумулюе фосфор у M. palustris стебло з максимальними показниками на четвертий мсяць дослщжень. M. palustris, подтбно до N. officinale - натвприкршлет водт рослини зТ слабко розвиненою кореневою системою, тому саме стебло в них найбшьше акумулюе фосфор.

45 40

35 30

.¡я & 25

ä О 20

S. 20

Ё 8 15

че* 10

I

О 5

¡¡г 5 0

и Q-

45 40 : 35 Е 30

Р 25 44 ■3- &20

ГО .Q.

-fI о

Ш-&10 S 5 * 0

В Вся рослина Ш Кор1нь В Стебло □ Листя

Мюяц досл1дження МюяЦ дослщження

Рис. 6. Динамика вм1сту фосфору в M. palustris: позначении див. рис. 4

а

б

10

8

6

4

2

0

а

б

Поршняння дослщних рослин виявило, що найбшьше акумулювала фосфор у G. maxima коренева система, у N. officinale та M. palustris - стебло. Поясненням цьому може бути зростання G. maxima на прибережному грунп без постшного прямого контакту з водоймою, а N. officinale та M. palustris - у водоймi зi значним зану-ренням у вода стеблово! частини рослини.

Зменшення накопичувально! здатносп у рослин вщбувалося по-рiзному. У G. maxima 44,9% у контроль-них i 41,1% фосфору у дослщних пробах акумульовано у коренi, 31,0% i 35,0% - у лисп та 23,6% i 24,3% - у стебл^ вщповщно. У N. officinale 42,3% у контрольних i 44,2% у дослщних пробах акумульовано у стебл^ 32,9% i 32,4% - у кореш та 25,2% i 23,2% - у лисп, вщповщно. У M. palustris 47,0% у контрольних i 50,1% у дослщних пробах акумульовано у стебл^ 31,0% i 30,5% - у лисп, 23,6% i 19,4% - у кореш, вщповщно. Отже, у M. palustris найкраще розвинена стеблово-листкова акумулящя фосфору, у N. officinale - коренево-стеблова, а у G. maxima - коренева.

Щодо ршня накопичення фосфору окремими видами рослин як у контрольних, так i дослщних пробах за чоти-ри мiсяцi дослщжень у порядку зменшення накопичувально! здатносп види можна розмiстити в такш послъ довносп: M. palustris ^ G. maxima ^ N. officinale. При цьому вмст фосфору в M. palustris майже в 1,84 раза у контрольних та 3,12 раза у дослщних пробах вищий, нж у G. maxima, та у 4,15 раза у контрольних i у 5,60 раза у дослщних пробах вищий, нж у N.officinale. Виявлена

закономiрнiсть дозволяе стверджувати, що M. palustris серед дослщжуваних рослин володае найбшьшою акуму-лятивною здатшстю щодо сполук фосфору. Вщмшносп можуть бути пов'язанi з особливостями будови коренево! системи, стебел i листав рослин, а також фiзiологiчними особливостями життедаяльносп та обмiну речовин, еко-лого-фiзiолоriчними вимогами рослин до середовища iснування.

M. palustris мае найвищий коефiцiент акумуляцй' фосфору з води (25,9% у контрольних i 27,8% дослщних пробах), G. maxima - 14,1% та 9,5%, а N. officinale - 6,5% i 5,1%, вщповщно. При цьому G. maxima мае високу здаттсть акумулювати фосфати кореневою системою, N.officinale - кореневою та стебловою частинами, а M. palustris - стебловою. Тому для вилучення фосфатш iз грунту та намулу водойм можна запропонувати куль-тивувати G. maxima, а для зменшення евтрофшаци водойм - M. palustris i N. officinale.

У G. maxima максимальш показники вмiсту фосфору в кореневiй системi стввщносяться з мiнiмальними по-казниками концентрацп фосфат-iонiв у водi (макси-мальний r = -0,93 у контрольних пробах на другий мюяць). Максимальнi показники вмiсгу фосфору у стеб-лi N. officinale стввщносяться iз максимальними показ-никами вмкту фосфат-iонiв у водi (r = 0,53 у контрольних пробах). Упродовж чотирьох мiсяцiв дослiдження у G. maxima максимальну частку фосфору накопичувала у кореш, а мшмальну - у першому та четвертому мiсяцi -у лисп (рис. 7).

50

к 45

iE 40 ш

iE 35

Es 30

| 25

ь 20

I 15

f 10

8 5

* 0

1 2 3

Мюя-i дослщження

4 50

^ 45

| 40

| 35

Л 30

О ос

5 25 го

х 20 15

щ 15

10

■& 5

ш 5

° п

ü 0

2 3

М| сяц дослщження

□ Кор i нь

□ Стебло

□ Листя

Рис. 7. Коеф1ц1ент накопичення фосфору в рослинах G. maxima: позначении див. рис. 4

ка накопичення фосфору зареестрована у стеблi, на третш та четвертий мiсяцi - у кореш, а мЫмальна - у лисп (рис. 8). Коефщент накопичення фосфору у M. palustris максимальний у стебл^ а мшмальний - у коренi (рис. 9).

Найвищий коефщент накопичення фосфору та коефщент акумуляцй' цього елемента з води у G. maxima у кореневш систем^ особливо на перший та четвертий тсящ експозицп. У N. officinale упродовж пер-шого та другого мiсяцiв дослщження максимальна част-

.= 50

* 45

сс

Ц 40

■г 35

§ 30

со 25

* 20 | 15

I

ш 5

12 3 4

Мi сяц досл iдження

.= 50

* 45

сс

1 40

? 35

§ 35

го 25

* 20 1 15

f 15

ш 5

12 3 4

М i сяц досл щження

□ Кор i нь

□ Стебло

Рис. 8. Коефщент накопичення фосфору в рослинах N. officinale: позначении див. рис. 4

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

б

а

4

а

б

0

0

а

б

50

40

30

5 20

10

(D О

* 0

ШШ

ВШ

£ 60 £ 50

I

Ш

I 40 с

0

л 30

1

I 20

■J 10

aj

10 —

0 -I—I—I-

а

ED

Ш

□ Кор1 нь

□ Стебло

□ Листя

2 3

Мюяц дослщження

2 3

М i сяц досл щження

Рис. 9. Коеф1ц1ент макопичеммя фосфору в рослинах M. palustris: позначении див. рис. 4

У G. maxima максимальн показники характерн для коренево!' системи рослини, а мшмальт - для лист-ково!. У N. officinale максимальт показники зареестро-ван для коренево! та стеблово! частин, мЫмальн - для листково!. У M. palustris максимальн показники - для стеблово! частини, мшшальт - для коренево!. Погли-нання фосфору з води водними рослинами у природних умовах втдбуваеться стебловою частиною рослин, п1сля чого фосфор, як i rnmi поживн для рослин речовини, спрямовуеться до зон штеркалярного та ап1кального росту (листя, кореня), а потм - у плоди (Kursakov, 1976). Накопичення фосфору у стеблах рослин - одна з ознак достатньо! забезпеченосп рослин фосфором (Tueva, 1966). Виходячи з отриманих даних, конста-туемо той факт, що найкраще забезпечена фосфором M. palustris, меншою мТрою - N. officinale.

Висновки

Уа дослтджуванТ рослини можуть бути ефективними очищувачами водойм втд фосфапв. Однак M. palustris володТе найбшьшою акумулювальною здаттстю щодо фосфору та мае найвищий коефщент його акумуляци з води. Це дозволяе вважати !! наефективтшою рослиною для зменшення забруднення водойм сполуками фосфору. Для вилучення фосфапв Тз грунту та намулу водойм найефективтше культивувати G. maxima, а для зменшення евтрофшаци водойм - M. palustris i N. officinale.

Б1блюграф1чш посилання

Adhikari, B., Bag, M., Tripathi, R., 2011. Effect of arsenate on phosphorus accumulation in rice under simulated condition. J. Crop Weed 7(1), 8-11. Chao, W., Sha-Sha, Z., Pei-Fang, W., Jin, Q., 2014. Effects of vegetations on the removal of contaminants in aquatic environments: A review. J. Hydrodynam. 26(4), 497-511. Conley, D., Paerl, H., Howarth, R., Boesch, D., Seitzinger, S., Havens, K., Lancelot, C., Likens, G., 2009. Controlling eutro-phication: Nitrogen and phosphorus. Science 323, 1014-1015. Costa, A., Rolim, M., Bonfim-Silva, E., Neto, D., Pedrosa, E., Silva, E., 2016. Accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium in sugarcane cultivated under different types of water management and doses of nitrogen. Aust. J. Crop Sci. 10(3), 362-369.

DeBusk, T., Peterson, J., Reddy, K., 1995. Use of aquatic and terrestrial plants for removing phosphorus from dairy wastewaters. Ecol. Eng. 5, 371-390.

Foroughi, M., 2011. Role of Ceratophyllum demersum in recycling macro elements from wastewater. Journal of Applied Sciences and Environmental Management 15(2), 401-405.

Gerard, J., Brion, N., Triest, L., 2014. Effect of water column phosphorus reduction on competitive outcome and traits of Ludwigia grandiflora and L. peploides, invasive species in Europe. Aquatic Invasions 9(2), 157-166.

Gorodnij, M.M., 1972. Agrohimichnyj analiz [Agrochemical analysis]. Vyshcha Shkola, Kyiv (in Ukrainian).

Henares, M., Camargo, A., 2014. Estimating nitrogen and phosphorus saturation point for Eichhornia crassipes (Mart.) Solms and Salvinia molesta Mitchell in mesocosms used to treating aquaculture effluent. Acta Limnol. Bras. 26(4), 420-428.

Jaiswal, S., 2011. Growth and nutrient accumulation by Eic-chornia crassipes (Mart.) solms in Robertsnon lake, Ja-balpur, India. Ecoprint: An International Journal of Ecology 18, 91-100.

Jastrzebska, M., Kostrzewska, M., Wanic, M., Makowski, P., Treder, K., 2015. Phosphorus content in spring Barley and red clover plants in pure and mixed sowing. Acta Scientia-rum Polonorum seria Agricultura 14(1), 21-32.

Kao, J., Titus, J., Zhu, W., 2003. N and P retention by five wetland plant species. Wetland 23(4), 979-987.

Kokin, K.A., 1982. Ekologija vysshyh vodnyh rastenij [Ecology of higher aquatic plants]. Izd-vo Moskovskogo Univ., Moscow (in Russian).

Kroger, R., Holland, M., Moore, M., Cooper, C., 2007. Plant senescence: A mechanism for nutrient release in temperate agricultural wetlands. Environ. Pollut. 146, 114-119.

Kursakov, A.L., 1976. Transport asimiljatov v rastenii [Transport assimilates in the plant]. Nauka, Moscow (in Russian).

Leite, V., Lure, Y., 1975. Opredelenie orhanicheskikh zahri-aznenii pitevykh, prirodnykh i stochnykh vod [Definition of organic pollution of fresh, natural and flowing waters]. Khimiia, Moscow (in Russian).

Lorenzena, B., Brixa, H., Mendelssohnb, I., McKee, K., Miao, S., 2001. Growth, biomass allocation and nutrient use efficiency in Cladium jamaicense and Typha domingensis as affected by phosphorus and oxygen availability. Aquat. Bot. 70, 117-133.

Lure, Y., 1973. Unifitsyrovanye metody analiza vod [Unify methods of water analysis]. Khimiia, Moscow (in Russian).

Marbaniang, D., Chaturvedi, S., 2014. Cadmium uptake and phytoremediation potential of three aquatic macrophytes of Meghalaya, India. International Research Journal of Environment Sciences 3(6), 25-32.

Marion, L., Paillisson, J., 2003. A mass balance assessment of the contribution of floating-leaved macrophytes in nutrient

4

stocks in an eutrophic macrophyte-dominated lake. Aquat. Bot. 75, 249-260.

Nouri, J., Khorasani, N., Lorestani, B., Karami, M., Hassani, A., Yousef, N., 2009. Accumulation of heavy metals in soil and uptake by plant species with phytoremediation potential. Environ. Earth Sci. 59, 315-323.

Ostertag, R., 2010. Foliar nitrogen and phosphorus accumulation responses after fertilization: An example from nutrient-limited Hawaiian forests. Plant Soil 334, 85-98.

Padmanabhan, P., Starnes, D., Sahi, S., 2013. Differential responses of Duo grass (Lolium x Festuca), a phosphorus hy-peraccumulator to high phosphorus and poultry manure treatments. Afr. J. Biotechnol. 12(21), 3191-3195.

Pasichnaja, E.A., Gorbatjuk, L.O., Arsan, O.M., Savluchinskaja, M.A., Kuklja, I.G., Platonov, N.A., Burmistrenko, S.P., 2015. Vlijanie soedinenij fosfora na vodnye rastenija (obzor) [Effect of phosphorus on the aquatic plants (review)]. Gidrobiologicheskij Zhurnal 51(1), 93-108 (in Russian).

Paytan, A., 2011. Tracing the sources and biogeochemical cycling of phosphorus in aquatic systems using isotopes of oxygen in phosphate. Handbook of environmental isotope geochemistry, advances in isotope geochemistry. SpringerVerlag, Berlin.

Prokopchuk, E.I., 2015. Korreljacionnyj analiz zavisimosti urovnja fosfatov v rekah ot fiziko-himicheskih pokazatelej vody (na primere Ternopol'skoj oblasti) [Correlation analysis depending on the level of phosphates in rivers from the physico-chemical parameters of water (by the example of Ternopil region)]. Biologija: Vid molekuly do biosfery. P. 221-222 (in Russian).

Prokopchuk, O., Kurta, J., 2015. Vodnevyj pokaznyk (pH) jak faktor reguljacii rivnja spoluk fosforu u vodi malyh richok [pH as a factor in the regulation of phosphorus in the water of small rivers]. Molod' i Postup Biologii, 224-225 (in Ukrainian).

Prokopchuk, O.I., Grubinko, V.V., 2013. Fosfaty u vodnyh eko-systemah [Phosphates in aquatic ecosystems]. Naukovi

Zapysky TNPU im. V. Hnatiuka. Seria Biologia 56, 78-85 (in Ukrainian).

Richardson, A., Lynch, J., Ryan, P., Delhaize, E., Smith, F., Smith, S., Harvey, P., Ryan, M., Veneklaas, E., Lambers, H., Oberson, A., Culvenor, R., Simpson, R., 2011. Plant and microbial strategies to improve the phosphorus efficiency of agriculture. Plant Soil 349, 21-156.

Romanenko, V., 2001. Osnovy hidroekolohii [Basics of hy-droecology]. Oberehu, Kyiv (in Ukrainian).

Rooney, N., Kalff, J., Habel, C., 2003. The role of submerged macrophyte beds in phosphorus and sediment accumulation in Lake Memphremagog, Quebec, Canada. Limnol. Ocean-ogr. 48(5), 1927-1937.

Ruttenberg, K., 2003. The global phosphorus cycle. Treatise on Geochemistry 8, 585-633.

Shaibur, M., Adjadeh, T., Kawai, S., 2013. Effect of phosphorus on the concentrations of arsenic, iron and some other elements in barley grown hydroponically. J. Soil Sci. Plant Nutr. 13(1), 87-98.

Siddiqui, S., Umar, S., Husen, A., Iqbal, M., 2015. Effect of phosphorus on plant growth and nutrient accumulation in a high and a low zinc accumulating chickpea genotypes. Annals of Phytomedicine 4(2), 102-105.

Sytnik, K.M., 1972. Fiziologija kornja [Root physiology]. Naukova Dumka, Kyiv (in Russian).

Tueva, O.F., 1966. Fosfor v pitanii rastenij [Phosphorus in plant nutrition]. Nauka, Moscow (in Russian).

Xing, W., Huang, W., Liu, G., 2010. Effect of excess iron and copper on physiology of aquatic plant Spirodela polyrrhiza (L.) Schleid. Environ. Toxicol. 25, 103-112.

Yu, X., Li, Z., Zhao, S., Li, K., 2013. Biomass accumulation and water purification of water spinach planted on water surface by floating beds for treating biogas slurry. J. Environ. Prot. 4, 1230-1235.

Hadiumna do редкonегii 06.10.2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.