Научная статья на тему 'Features of cadmium absorption by plants of spring barley'

Features of cadmium absorption by plants of spring barley Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
93
37
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СADMIUM / SOIL / PLANT / ROOTS / VEGETATIVE BIOMASS FRACTION / GRAIN / FLOWERING STAGE / PHASE FULL RIPENESS / MIGRATION / ACCUMULATION / КАДМіЙ / ґРУНТ / РОСЛИНА / КОРЕНі / ВЕГЕТАТИВНА ФіТОМАСА / ЗЕРНО / ФАЗА СХОДіВ / ФАЗА ЦВіТіННЯ / ФАЗА ПОВНОї СТИГЛОСТі / МіГРАЦіЯ / АКУМУЛЯЦіЯ

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Kachmar N., Foremna I., Dydiv A.

The paper present result of research on the intensity of the absorption of cadmium from the soil by plants barley. The object of the study were plant spring barley varieties Peas in various stages of development. Сadmium was added to the soil (dark-grey podzolic) as a CdCl2·2,5H2O in the concentration of 3, 15 and 30 mg Cd+2 per kg of the soil. Сadmium is one of the heavy metals which occur in the environment as a result of antropogenic activities. The best solution for maintaining non-contaminated soils and plants is to remove the sources of Cd in the environment. Given that that is essentially impossible at this time, further research needs to determine how soil and plant factors affect Cd availability on polluted soils. Of all non-essential heavy metals, Cadmium (Cd) is perhaps the metal that has attracted the most attention in soil science and plant nutrition due to its potential toxicity to humans, and also its relative mobility in the soil-plant system. The Cadmium is for plants completely unnecessary element. Of particular concern for humans are the high concentrations of Cd in grain. Established that the Cadmium content in barley amended as follows: underground faction > vegetative biomass fraction > generative fraction (control and on the variant of contamination of soil in a dose 3 mg Cd+2 per kg of the soil) and underground faction > generative fraction > vegetative biomass fraction (on the variants of experience 5 and 10 maximum possible concentration of Cd+2). Сadmium absorbed most intensive barley in the flowering stage. Cadmium is characterized by subzero migratory ability in theorgans of barley. Roots are the main accumulators of this heavy metal. Every stress conditions are signal for a plant to initiate in its cells a number of different biochemical processes (e.g. changes of cytoplasm pH, changes of electrostatic potential of cell membranes, flow of ions). It is set that getting a clean straw and clean grain ispossible only on the variants of experien-ce 1 maximum possible concentration of Cd+2 and on control. The effect of сadmium and other heavy metals on plants depends not only on its form, but also on the presence and concentration of other elements and substances, the plant species and its developmental stage are also important. Several soil conditions, such as the pH value, calcium level, content of organic substances, particulaly humus etc., are decisive for the exchangeable and water soluble, available сadmium for plants.

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 «Features of cadmium absorption by plants of spring barley»

HayKOBMM BiCHMK ^tBiBCtKoro Ha^OHa^tHoro yHiBepcMTeTy

BeTepMHapHoi Megw^HM Ta öioTexHO^oriw iMem C.3. I^M^Koro

Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies

ISSN 2519-2698 print ISSN 2518-1327 online

doi: 10.15421/nvlvet8403 http://nvlvet.com.ua/

UDC 631.95:631.445.2

Features of Cadmium absorption by plants of spring barley

N. Kachmar, I. Foremna, A. Dydiv

Lviv National Agrarian University, Dubliany, Ukraine

Article info

Received 8.01.2018 Received in revised form

15.02.2018 Accepted 22.02.2018

Lviv National Agrarian University, V.Velykyi, str.,1, Dubliany, Lviv region, Zhovkva district, 80381, Ukraine

Tel.: +38-098-096-02-69 E-mail: kachmarnatali@ukr.net

Kachmar, N., Foremna, I., & Dydiv, A. (2018). Features of Cadmium absorption by plants of spring barley. Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies. 20(84), 16-20. doi: 10.15421/nvlvet8403

The paper present result of research on the intensity of the absorption of cadmium from the soil by plants barley. The object of the study were plant spring barley varieties Peas in various stages of development. Cadmium was added to the soil (dark-grey podzolic) as a CdCl22,5H2O in the concentration of 3, 15 and 30 mg Cd+2 per kg of the soil. Cadmium is one of the heavy metals which occur in the environment as a result of antropogenic activities. The best solution for maintaining non-contaminated soils and plants is to remove the sources of Cd in the environment. Given that that is essentially impossible at this time, further research needs to determine how soil and plant factors affect Cd availability on polluted soils. Of all non-essential heavy metals, Cadmium (Cd) is perhaps the metal that has attracted the most attention in soil science and plant nutrition due to its potential toxicity to humans, and also its relative mobility in the soil-plant system. The Cadmium is for plants completely unnecessary element. Of particular concern for humans are the high concentrations of Cd in grain. Established that the Cadmium content in barley amended as follows: underground faction > vegetative biomass fraction > generative fraction (control and on the variant of contamination of .soil in a dose 3 mg Cd+2 per kg of the soil) and underground faction > generative fraction > vegetative biomass fraction (on the variants of experience 5 and 10 maximum possible concentration of Cd+2). Cadmium absorbed most intensive barley in the flowering stage. Cadmium is characterized by subzero migratory ability in theorgans of barley. Roots are the main accumulators of this heavy metal. Every stress conditions are signal for a plant to initiate in its cells a number of different biochemical processes (e.g. changes of cytoplasm pH, changes of electrostatic potential of cell membranes, flow of ions). It is set that getting a clean straw and clean grain ispossible only on the variants of experien-ce 1 maximum possible concentration of Cd+2 and on control. The effect of cadmium and other heavy metals on plants depends not only on its form, but also on the presence and concentration of other elements and substances, the plant species and its developmental stage are also important. Several soil conditions, such as the pH value, calcium level, content of organic substances, particulaly humus etc., are decisive for the exchangeable and water soluble, available cadmium for plants.

Key words: cadmium, soil, plant, roots, vegetative biomass fraction, grain, flowering stage, phase full ripeness, migration, accumulation.

Особливосл бтлопчного поглинання Кадм^ рослинами ячменю ярого

Н.В. Качмар, 1.В. Форемна, А.1. Дищв

Львiвський нацюнальний аграрний утверситет, м. Дубляни, Укра'та

У статтi наведенiрезультати до^джень щодо ттенсивност1 поглинання з Грунту КадмЮ рослинами ячменю. Объектом до-cniдження були рослини ячменю ярого сорту Пеяс на рiзних стадiях розвитку. До темно-Ырого отдзоленого Грунту було внесено cолi кадмю у виглядi CdCl2-2,5H2P у концентращях: 3; 15 i 30 мг/кг Грунту. Кадмт е одним з важких металiв, як потрапляють у навколишне середовище в результатi антропогенног дiяльноcтi. До^джуваний полютант не входить до числа життево необ-хiдних для рослин елементiв. Встановлено, що вмкт Кадмю у ячмеш зменшуеться таким чином: тдземна фракщя > вегетативна фракцiя фтомаси > генеративна фракцiя (на конролi та на варiантi забруднення Грунту в дозi 1 ГДК Cd?+) та тдземна фракцiя > генеративна фракцiя > вегетативна фракцiя фiтомаcи (на варiантах до^ду 5 i 10 ГДК CcF+). Нашнтенсивтше Кадмт погли-нався ячменем у фазi цвШтня. Основним м^цем накопичення цього важкого металу е корет. Будь-яш cтреcовi умови е сигналом для того, щоброслина розпочала в свогх клШинах ряд рiзних бiохiмiчних процеciв (наприклад, змти рН цитоплазми, змти електро-статичного потенщалу клтинних мембран, потоку ютв). Встановлено, що отримати чисту солому та безпечне зерна можливо лише на варiантi до^ду 1 ГДК та на контроль Ефект кадмт та тших важких металiв на рослини залежить не ттьки вiд

Scientific Messenger LNUVMB, 2018, vol. 20, no 84 16

його форми, а також i вiд наявностi та концентрацп тших елементiв i речовин, виду рослини i гг стадп розвитку також важливi. Деят tрунтовi умови, таш як рН, вмкт кальщю, вмкт оргатчних речовин, зокрема гумусу i т. д., вiдiграють вирШальну роль, регулюючи доступтсть КадмЮ для рослин.

Ключовi слова: Кадмш, Грунт, рослина, корет, вегетативна фШомаса, зерно, фаза сходiв, фаза цвШтня, фаза повног стигло-стi, мкращя, акумулящя.

Вступ

Одшею з глобальних проблем людства е забезпе-чення яшсними еколопчно безпечними продуктами харчування. Стан довкшля став визначальним фактором, в1д якого залежить яшсть продукцп та И шль-к1сть. Добре розвинутий у минулих роках аграрний сектор у Льв1вськш области залишив «небезпечний спадок» для сьогодення, адже у фосфорних добривах мютиться найбшьша концентращя важких метал1в та шших токсиканпв (Andreiko and Lozovytska, 2007; Gutyj et al., 2016). У зв'язку з цим е гостра потреба вивчення та прогнозування насладив забруднення грунпв металом, який належить до першого класу небезпеки, - Кадшем. Кадмш не входить до числа життевонеобхвдних для рослин елеменпв, проте ефективно ними поглинаеться i стае причиною змши якосп продукцп навiть за умови, якщо високi концентрацп металу не чинять негативного впливу на вро-жай сiльськогосподарських рослин. Для Кадмш ха-рактерне значне його накопичення в генеративних органах рослини. Наявшсть у рослин адаптативного потенщалу до ряду чинник1в природного середовища пов'язана з наявнiстю у них морфоанатомiчних, фiзiологiчних, генетичних та бiохiмiчних механiзмiв, якi об'еднанi в достатньо цшсну систему. Саме цi мехашзми вiдiграють основну роль при захисп рос-линного органiзму в разi виникнення певного стресу (Kupper et al., 2000; Benavides et al., 2005; Koziakova, 2002; Makrushyn et al., 2006; Kabata-Pendias, 2010; Irfan et al., 2013; Irfan et al., 2014; Zhao et al., 2016).

Наслвдком тривалого надходження в оргашзм лю-дини Кадмiю е: захворювання нирок та к1сток, печш-ки, шдшлунково1 залози, пiдвищення артерiального тиску, розвиваеться захворювання iтай-iтай, «кадмiева нежить», «кадмiева облямiвка>», порушуеться обмш залiза i кальцш (Uetani et al., 2005; Al-Azemi et al., 2010; Gutyj et al., 2017).

Тому дослщження штенсивносп накопичення Кадмш рослинами ячменю ярого, за рiзного рiвня забруднення ним грунту, е актуальними i становлять значний науковий та практичний штерес.

Метою досладження було вивчення особливостей ячменю ярого щодо його стшкосп в умовах iмпактно-го забруднення Кадшем у зош захадного Люостепу Украни.

Для досягнення поставлено'1 мети виршувались так завдання:

- вивчити закономiрнiсть та штенсившсть нагро-мадження Кадмш рослинами ячменю ярого за рiзних рiвнiв забруднення темно-сiрого ошдзоленого грунту.

Матерiал i методи дослщжень

Дослiдження iнтенсивностi бiологiчного погли нання Кадмш рослинами ячменю ярого було проведено методом польових дослщжень. Як тест-культура

Scientific Messenger LNUVMB, 2018, vol. 20, no 84

17

вивчався ячмшь ярий (Hordeum sativum distichum), пивоварний сорт «Пеяс» (в Укра1ш посiви ячменю займають друге мiсце пiсля пшеницi та широко вико-ристовуються людиною). Дослщження проводили на темно-сiрому опвдзоленому грунп. Закладання та проведення польових дослвджень проводили вiдповiдно до загальноприйнятих методик. Площа одше! облжово1 дiлянки становила 2 м2. Дiлянки розташованi рендомiзовано, повторнiсть п'ятиразова. Екотоксикологiчна оцiнка важкого металу проводилась в умовах iмпактного забруднення, яке передба-чае одноразове внесения полютанта у дослвджуваний грунт. Як забруднювач використовували солi CdCl22,5H2O, якi одноразово вносили окремо у грунт на глибину 0 - 20 см у шлькостях 1; 5 i 10 ГДК вало-вих форм (Dospehov, 1965; Lykhochvor and Petrychenko, 2006).

Поав та вирощування тест-культури здiйснювали вадповадно до технологи, яка рекомендована в данш зонi (Lykhochvor and Petrychenko, 2006). Дослвджува-ли iнтенсивнiсть поглинання Кадмш рослинами ячменю у фазi сходiв, цвiтiння та повно! стиглостi. Вмiст Кадмiю у рослиш визначали у коренях, надзем-тй масi, зернi.

Вмiст Кадмш у зразках рослин (шсля мiнералiза-ци, в муфельнiй печi типу FCF 12 SP, за ГОСТ 2692986) визначали за допомогою приладу С115М методом атомно-абсорбцшно1 спектрометри. 1нтенсившсть бiологiчного поглинання Кадмш оцiнювали за допомогою коефщента бiологiчного поглинання (КБП). Для оцiнки якостi зерновоз' продукци за вмiстом важкого металу використовували загальноприйняп ГДК.

Результата та Тх обговорення

Нами встановлено, що рослини ячменю нагрома-джують Кадмш у рiзних к1лькостях залежно ввд його концентрацп у дослiджуваному груни та фази онтогенезу рослини.

У фазi сходiв, яка е визначальним перюдом усього наступного процесу росту i розвитку рослини, вмiст Кадмш у загальнш фiтомасi ячменю у 1-й рж досль дження, коливався вщ 0,33 (контроль) до 4,50 (10 ГДК Cd2) мг/кг абсолютно сухо1 речовини. 1з кожним наступним роком вмют металу у тест-рослинi змен-шувався i на 3-й рш дослiдження значення дослщжу-ваного показника (1 ГДК Cd2+) перебував на одному рiвнi з контролем, а на варiантi дослiду 10 ГДК Cd2+ -зменшився в 3 рази (табл. 1).

Дослiджуваиi нами концентрацп Кадмш у грунп не стали причиною зупинки росту рослин на данш фазi розвитку. З лггературних джерел ввдомо, що значне ввдставання рослини у ростi i розвитку у фазi сходiв вiдмiчене при забрудненш грунту в концентрацп 400 мг/кг, а при 800 i 1000 мг/кг припиняеться рют рослини (Koziakova, 2002; Abratowska, 2006).

Таблиця 1

Концентращя Кадмш в ячмеш ярому залежно в1д р1вня забруднення грунту, мг/кг абсолютно сухо! речовини

_Концентращя_

Ва тот Р1к фаза сход1в_фаза цвтння_фаза повно! стиглосд

загальна . .

фгтомаса корен1 солома корен1 солома зерно

Контроль 1-й 2-й 3-й 0,33 ± 0,009 0,37 ± 0,01 0,35 ± 0,01 0,62 ± 0,02 0,69 ± 0,02 0,65 ± 0,02 0,11 ± 0,004 0,099 ± 0,004 0,098 ± 0,004 0,42 ± 0,02 0,43 ± 0,02 0,40 ± 0,01 0,089 ± 0,004 0,081 ± 0,003 0,085 ± 0,003 0,04 ± 0,001 0,04 ± 0,002 0,04 ± 0,001

1-й 0,64 ± 0,02 **** 1,25 ± 0,04 **** 0,21 ± 0,009 **** 0,83 ± 0,03 **** 0,18 ± 0,007 **** 0,13 ± 0,006 ****

1 ГДК Cd2а 2-й 0,47 ± 0,02* 0,92 ± 0,04 *** 0,17 ± 0,007 **** 0,52 ± 0,02 * 0,13 ± 0,005 **** 0,06 ± 0,003 ****

3-й 0,32 ± 0,01 0,75± 0,03 ** 0,12 ± 0,006 0,43 ± 0,02 0,09 ± 0,004 0,04 ± 0,002

1-й 2,97 ± 0,15 **** 5,58 ± 0,32 **** 0,48 ± 0,02 **** 4,12 ± 0,21 **** 0,35 ± 0,02 **** 0,41 ± 0,02 ****

5 ГДК Cd2а 2-й 1,02 ± 0,05 **** 2,11 ± 0,11 **** 0,38 ± 0,02 **** 1,14 ± 0,08 **** 0,26 ± 0,01 **** 0,28 ± 0,02 ****

3-й 0,70 ± 0,04 **** 1,58 ± 0,08 **** 0,34 ± 0,02 **** 1,31 ± 0,06 **** 0,29 ± 0,01 **** 0,22 ± 0,01 ****

1-й 4,50 ± 0,28 **** 10,44 ± 0,61 **** 0,69 ± 0,03 **** 8,12 ± 0,49 **** 0,59 ± 0,03 **** 0,71 ± 0,03 ****

10 ГДК Cd2а 2-й 2,11 ± 0,12 **** 3,24 ± 0,18 **** 0,51 ± 0,02 **** 2,92 ± 0,16 **** 0,45 ± 0,02 **** 0,53 ± 0,02 ****

3-й 1,35 ± 0,07 **** 2,28± 0,12 **** 0,45 ± 0,02 **** 2,04 ± 0,10 **** 0,40 ± 0,02 **** 0,37 ± 0,02 ****

ГДК 0,3 0,1

Примтка. * -Р < 0,01, ** - Р < 0,025, *** - Р < 0,002, **** Р < 0,001

Найбшьша к1льк1сть Кадмш була зосереджена в коренях (на уах вар1антах дослвду), найменша - в зерш (контроль та 1 ГДК Cd2+). В. Странд стверджуе, що процес надходження речовин у рослину регулю-еться генетично, але для злакових культур, наприклад для ячменю 1 кукурудзи, характерний жорстшший «генетичний контроль», тому в зерш акумулюеться значно менша шльшсть метал1в пор1вняно з коренями (Abratowska, 2006; НгеЬе1па et а1., 2008). Проте на вар1антах дослщу 5 1 10 ГДК Cd2а вмют забруднювача вищий у зерш, а не у солом1. Лгтературш джерела також пвдтверджують, що Кадмш, на вщмшу вщ ш-ших метал1в, може, навпаки, накопичуватися у вщно-сно бшьших шлькостях у зерш зернових культур. Ольськогосподарсьш рослини не мають здатносп виб1рково поглинати х1м1чш елементи при високому р!вш !хнього вмюту в кореневмюному шар! грунту. За таких умов спостерпаеться накопичення !х як у веге-тативних, так 1 у генеративних органах рослин, осш-льки кореш нездатн повшстю перекрити попадання надлишку металу у ксилему (Koziakova, 2002; АЬга-towska, 2006; Andreiko and Lozovytska, 2007).

Концентращя Кадмш в зерш ячменю ярого не пе-ревищувала юнуючо! ГДК впродовж усього перюду дослвдження на вар1антах дослщу 1 ГДК Cd2а 1 на контроле В1дм1чена 1 ппешчна чистота соломи ячменю на цих вар1антах.

1з додатковим внесенням забруднювача у грунт (5 ГДК Cd2а) його вмют у зерш зр1с до 0,41 мг/кг абсолютно сухо! речовини у 1-й р1к дослвдження. В наступш два роки цей показник суттево знижувався, проте залишався вищим за допустиму концентрац1ю Кадмш у зерн1 в середньому у 2 рази. Найбшьше

перевищення ГДК Кадмш виявлено у зерн1 ячменю ярого, вирощеного на грунт1 1з внесеною к1льк1стю полютанта в доз1 10 ГДК його валових форм. Якщо пор1вняти вм1ст забруднювача у зерш впродовж рошв досл1дження вщносно ГДК, то у 1-й р1к це число пе-ревищувало ГДК у 7 раз1в, у 2-й рк - у 5 раз1в 1 у 3-й р1к - у 4 рази. На даному вар1анл в1дсоток кадм1ю у зерш ввд ус1е! поглинуто! його шлькосп ус1ею росли-ною у 1-й р1к становив 7,53%.

Зг1дно лгтературних джерелах, зниження урожай-ност1 зернових наступае при вм1ст1 Кадм1ю 5 мг/кг (Abratowska, 2006). Проте в наших дослщах у росли-нах тако! концентрацИ Кадм1ю не виявлено. Однак ц1 дози виявились цшком достатн1ми для того, щоб вмют Кадм1ю у зерн1 в кшька раз1в перевищував ГДК, а це, вщповвдно, унеможливлюе використання такого зерна в харчових шлях.

Для зерна значення КБП Кадм1ю на контрол1 за-лишалося незм1нним впродовж уах рок1в досл1джен-ня. На вар1анп 1з забрудненням грунту в доз1 10 ГДК цей показник був вищим ввд контролю у 1-й 1 2-й р1к на 20%, а на 3-й р1к значення даного показника зни-жувалося нижче в1д р1вня КБП на контроле

Найменша к1льк1сть Кадм1ю локал1зувалася у веге-тативн1й ф1томас1 - в1д 0,11 до 0,69 мг/кг (1з загально! к1лькост1 у ф1томас1 0,73 - 11,13) у фаз1 цвтння та 0,08 - 0,59 мг/кг (1з загально! шлькосп у фгтомаа 0,54 - 9,42) у фаз1 повно! стиглосп (табл. 1). Анал1зуючи м1грац1ю полютанта у систем! «грунт-рослина» в ди-нам!ц! за фенофазами, варто зазначити, що найбшьша частина питомо! ваги елемента, поглиналася з грунту у фаз! цвтння. Збшьшення шлькосп Кадмш у солом! е наслщком додаткового його внесення у грунт. Вмют

Scientific Messenger LNUVMB, 2018, vo1. 20, по 84 18

забруднювача в данш частинi рослини зменшувався на усiх дослвджуваних варiантах з кожним наступним роком. Порiвняно з контролем вмiст кадмiю у вегета-тивнiй фiтомасi (у ф^ повно!' стиглостi 1-й рiк) на варiантi 10 ГДК Cd2+ був у 6,6 раза бшыший; у 3,9 раза на варiантi 5 ГДК Cd2+ i вдвiчi на варiантi 1 ГДК Cd2+. На 2-й i 3-й рiк вмют Кадмш у вегетативнiй фiтомасi практично не змiнювався на контролi, але поступово зменшувався на iнших варiантах.

Аналiз отриманих даних дае можливюты ствер-джувати, що при забрудненш грунту Кадмiем у дозi 5 i 10 ГДК Cd2+ вмют його в зернi та соломi був вищим за його допустиму концентрацш в цих частинах рослини, а тому слад у перюд вегетаци та заготiвлi зерна i кормiв звертати увагу на цей момент.

На основi проведених дослiджень встановлено, що коренева система е головним фактором, який обумов-люе зниження надходження полютантiв у генеративнi органи ячменю ярого.

Найбшышим вмiстом Кадмш характеризувалася пвдземна фiтомаса, яка мютила Кадмш ввд 0,62 до 10,44 мг/кг (загальна кiлькiсть у фггомаи 0,73 -11,13 мг/кг) у фазi цвiтiння та вiд 0,42 до 8,12 мг/кг (загальна шльшсть у фггомаа 0,54 - 9,42 мг/кг абсолютно сухо! речовини) у фазi повно! стиглосп (табл. 1). Вмют кадмш у коренях збшышувався вщпо-ввдно до шдвищення його вмiсту у грунтi. Так, вщно-сно контролю кадмiю у фазi повно! стиглостi у 1-й рж в пiдземнiй фiтомасi на варiантi забруднення грунту в дозi 10 ГДК було у 19,3 раза бшыне; у 9,8 раза на варiантi - 5 ГДК Cd2+ i майже вдвiчi на варiантi - 1 ГДК Cd2+. У наступнi роки ця рiзниця показника сут-тево зменшувалася як у фазi цвiтiння, так i у фазi повно! стиглостi.

У наступи два роки дослiдження концентращя ка-дмiю у коренях залишалася практично незмiнною на контрольному варiантi. На варiантi дослвду - 10 ГДК Cd2+ цей показник у 2-й рж зменшився порiвняно з 1-м роком на 35,9% i на 24,8% у 3-й рж. Загалом за три роки дослщжены у коренях акумулювалося ввд 81,06% (10 ГДК Cd2+), 78,9% (5 ГДК Cd2+) до 73,8% (1 ГДК Cd2+) Кадмш ввд усiе!' поглинуто! його кiлыкостi цшою рослиною.

Характер розподiлу Кадмш в рослиш зумовлений наявнiстю в кореневш системi ряду морфологiчних структур i хiмiчних реакцiй. До них ввдносяты: поясок Каспарi, обмiнну емкiсты корешв, органiчнi сполуки, якi видiляютыся коренями, вакуолярне депо. Цi особ-ливосп рослини дозволяюты !й частково мехашчно затримувати метали або !х адсорбувати на стiнках клiтин (Koziakova, 2002; Makrushyn et а1., 2006; АЬга-towska, 2006).

Механiзм переносу важких металiв iз коренiв у надземш частини рослин ще до шнця не вивчено. Вiдомо лише, що здебшышого малорозчиннi солi важких металiв перемiщуютыся по судиннiй системi у виглядi комплексних сполук, можливо, з органiчними кислотами типу лимонно! (НгеЬе1па et а1., 2008).

Найвищим значенням КБП Кадмiю характеризу-валисы коренi рослин ячменю з варiанта дослвду 10 ГДК Cd2+ у 1-й рж дослiдження. У 3-й рж дослiджены цей показник, навпаки, характеризувався найнижчим

значенням показника вщносно шших вар1ант1в (контроль включно). За три роки КБП знизився на 72%. Тенденщя до зниження значення даного показника з кожним роком е характерна i для шших вар1ант1в дослзду. За весь перюд тест-культурою було винесено з грунту 57,3% Кадмш - 5 ГДК Cd2+, а на варiантi 10 ГДК Cd2+ - 53,7% вщ початково! його кiлькостi у грунл.

Ми вважаемо, що для ячменю ярого мшмальну ГДК Кадмш в темно-арому опiдзоленому грунтi, слщ встановити на рiвнi вмiсту рухомого Кадмш -1,50 мг/кг. Цю цифру необхщно враховувати при вирощуванш ячменю на досл1джуваному грунтi, щоб отримати екологiчно безпечну продукцiю.

Варто пам'ятати, що хоча протягом довгого перю-ду рослини виробили мехашзми, як1 використовують-ся нею для протиди негативному впливу iнших еле-ментiв, але вони не здатш в умовах високого рiвня забруднення грунту захистити свш органiзм ввд пот-рапляння у нього рiзного виду полютантiв.

Висновки

Встановлено, що при рiзних концентрацiях важко-го металу у грунтi солома ячменю не завжди була бiльш забруднена, н1ж зерно. На варiантах дослвду 5 i 10 ГДК Cd2+ його вмiст зменшувався таким чином: тдземна фракцiя > генеративна фракцiя > вегетативна фракцiя фiтомаси, тимчасом як на варiантi забруднення грунту в дозi 1 ГДК Cd2+ i на контрол1: тдземна фракцiя > вегетативна фракцiя фггомаси > генеративна фракцiя.

Отримаш данi щодо вмiсту Кадмiю в коренях сввдчать про низьку мнрацшну здатнiсть даного металу в органах ячменю. Нашнтенсившше Кадмiй по-глинався ячменем у фазi цвтння.

Отже, результати досл1джень показують, що лише на варiантi дослвду, де грунт забруднений в дозi 1 ГДК Cd2+, можливо отримати безпечну продукцш ячменю ярого. Зерно з варiантiв дослвду, де грунт забруднений в дозi 5 i 10 ГДК Cd2+ характеризувалося к1лькаразовим перевищенням значення ГДК.

Перспективи подальших дослгджень. Результати проведених дослщжень мають практичне значення i можуть бути використаш для забезпечення еколопч-но! безпеки пiд час вирощування ячменю ярого на забруднених грунтах. На основi отриманих результата встановлено рiвнi захисних бар'ерiв ячменю ярого. Тому плануеться подальше проведення до-слiджень щодо штенсивносп мiграцi! та акумуляцi! найб№ш розповсюджених полютантiв в сiльськогос-подарських культурах.

References

Abratowska, A. (2006). The plant species adapted to growth on soils polluted by heavy metals. Armeria maritime - Kosmos. 55(2), 217-227. Al-Azemi, M., Omu, F.E., Kehinde, E.O., Anim, J.T., Oriowo, M.A., & Omu, A.E. (2010). Lithium protects against toxic effects of cadmium in the rat testes. J. Assist. Reprod. Genet. 27, 469-476. doi: 10.1007 /

Scientific Messenger LNUVMB, 2018, vol. 20, no 84

19

HayKOBHH bîchhk .nHYBME iMeHi C.3. iW^Koro, 2018, T 20, № 84

s10815-010-9426-3 Andreiko, L.V., & Lozovytska, T.M. (2007). Fitotoksychni vlastyvosti svyntsiu ta kadmiiu v systemi «grunt-roslyna» v umovakh shtuchnoho zabrudnennia gruntu tsymy metalamy. Materialy nauk.-prakt. konf. molodykh vchenykh. K.: In-t ahroekolohii UAAN, 97-99 (in Ukrainian). Benavides, M.P., Gallego, S.M., & Tomaro, M.L. (2005). Cadmium toxicity in plants. Brazilian Journal of Plant Physiology. 17(1), 21-34. doi: 10.1590/S1677-04202005000100003 Dospehov, B.A. (1965). Metodika polevogo opyta:

uchebnik. M. : Agropromizdat (in Russian). Gutyj, B., Lavryshyn, Y., Binkevych, V., Binkevych, O., Paladischuk, O., Strons'kyj, J., & Hariv, I. (2016). Influence of «Metisevit» on the activity of enzyme and nonenzyme link of antioxidant protection under the bull's body cadmium loading. Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies. 18, 2(66), 52-58. doi:10.15421/nvlvet6612 Gutyj, B., Stybel, V., Darmohray, L., Lavryshyn, Y., Turko, I., Hachak, Y., Shcherbatyy, A., Bushueva, I., Parchenko, V., Kaplaushenko, A., & Krushelnytska, O. (2017). Prooxidant-antioxidant balance in the organism of bulls (young cattle) after using cadmium load. Ukrainian Journal of Ecology, 7(4), 589-596. doi: 10.15421/2017_165 Gutyj, B.V., Mursjka, S.D., Hufrij, D.F., Hariv, I.I., Levkivska, N.D., Nazaruk, N.V., Haydyuk, M.B., Priyma, O.B., Bilyk, O.Y., & Guta, Z.A. (2016). Influence of cadmium load ing on the state of the antioxidant system in the organism of bulls. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology. 24(1), 96-102. doi:10.15421/011611 Hrebelna, N., Szatanik-Kloc, A., & Sokolowska, Z. (2008). Wplyw jonow kadmu na pozorn^ powierzchniç wlasciw^ korzeni jçczmienia (hordeum vulgare. L). Acta Agrophysica. 12(2), 337-345. Irfan, M., Ahmad, A., & Hayat, S. (2014). Effect of cadmium on the growth and antioxidant enzymes in

two varieties of Brassica juncea. Saudi Journal of Biological Sciences. 21(2), 125-131. doi: 10.1016/j.sjbs.2013.08.001 Irfan, M., Hayat, S., Ahmad, A., & Alyemeni, M.N. (2013). Soil cadmium enrichment: Allocation and plant physiological manifestations. Saudi Journal of Biological Sciences. 20(1), 1-10. doi: 10.1016/j.sjbs.2012.11.004 Kabata-Pendias, A. (2010). Trace Elements in Soils and

Plants. Boca Raton: Cre Press. Koziakova, N.O. (2002). Ekotoksychnyi vplyv vazhkykh metaliv (Cd, Pb, Cu, Zn) na systemu «grunt-roslyna» v umovakh Polissia ta Lisostepu Ukrainy: avtoref. dys. na zdobuttia nauk. stupenia kand. s.-h. nauk. K., 17 (in Ukrainian). Küpper, H., Lombi, E., Zhao, F.J., & McGrath, S.P. (2000). Cellular compartmentation of cadmium and zinc in relation to other elements in the hyperaccumulator Arabidopsis halleri. Planta. 212(1), 75-84. doi: 10.1007/s004250000366 Lykhochvor, V.V., & Petrychenko, V.F. (2006). Roslynnytstvo. Suchasni intensyvni tekhnolohii vyroshchuvannia osnovnykh polovykh kultur. Lviv: Ukr. tekhnolohii (in Ukrainian). Makrushyn, M.M., Makrushyna, Ye.M., Peterson, N.V., & Melnykov, M.M. (2006). Fiziolohiia roslyn: pidruchnyk. Vinnytsia: Nova kn. (in Ukrainian). Uetani, M., Kobayashi, E., Suwazono, Y., Okubo, Y., Honda, R., Kido, T., & Nogawa, K. (2005). Selenium, cadmium, zinc, copper, and iron concentrations in heart and aorta of patients exposed to environmental cadmium. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 75(2), 246-250. doi: 10.1007/s00128-005-0744-6 Zhao, Y.L., Zhang, C.B., & Liu, Z.Q. (2016). Inhibiting Cadmium Transport Process in Root Cells of Plants: A Review. Journal of Agricultural Resources and Environment. 2016;33(3):209-213.

doi: 10.13254/j.jare.2016.0011

Scientific Messenger LNUVMB, 2018, vol. 20, no 84 20

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.