CC BY
17УДК 582.736: 574.2 https://doi.org/10.33619/2414-2948/39/03
AGRIS F40
ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДИКАТИВНЫХ СВОЙСТВ MEDICAGO SATIVA L. В УСЛОВИЯХ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
©Гафарова Б. Т., Бакинский государственный университет, г. Баку, Азербайджан ©Мамедова А. О., д-р биол. наук, Бакинский государственный университет,
г. Баку, Азербайджан
INDICATIVE PROPERTIES STUDY OF MEDICAGO SATIVA L. CULTURE UNDER THE OIL-POLLUTED CONDITION
©Gafarova B., Baku State University, Baku, Azerbaijan ©Mammadova A., Dr. habil., Baku State University, Baku, Azerbaijan
Аннотация. Представлены результаты исследований изучения индикативных свойств окультуренной растительности с участием Medicago sativa L. на нефтезагрязненных территориях Апшеронского полуострова. Была определена способность произрастания семян, обработанных сырой нефтью различной вязкости: 1%; 5%; 10%; 15%; 50%. Проведены морфометрические измерения индуцированных семян на первой стадии их онтогенеза.
Abstract. For indicative properties study of plant culture with Medicago sativa L. was made an effort in oil-polluted areas under the Abcheron condition. With this purpose the sprouting ability of the plant seeds treated by different density 1%; 5%; 10%; 15%; 50%. Crude oil was determined, and the morphometric measurements of the inducted seeds were performed in their ontogenesis first stage.
Ключевые слова: Апшеронский полуостров, Medicago sativa L., сырая нефть, фитоиндикация.
Keywords: Abcheron peninsula, Medicago sativa L., crude oil, phytoindication.
Повсеместное распространение нефтезагрязненных земель на Апшеронском полуострове и очистка этих земель в настоящее время является одной из актуальных экологических проблем. Более вековая добыча нефти на Апшеронском полуострове, эксплуатация на первой стадии нефтяных скважин при добычи нефти и пластовых вод и складирование их в наземных резервуарах, а также отсутствие современной технологии, привело к сильному загрязнению почв нефтепродуктами. Более 10 тыс га плодородных земель Апшеронского полуострова были превращены в негодные состояние.
Ускоренный рост населения в Азербайджане, развитие урбанизированных населенных пунктов, требует выделения дополнительных площадей продуктивных земель. Для расширения площадей садоводства и озеленительных зон необходима рекультивация, оздоровление нефтезагрязненных земель.
В зависимости от степени загрязнения и глубины проникновения нефтепродуктов по профилю почв, необходимо в первую очередь выявление ареалов загрязненных земель, комплексная оценка растительного покрова и восстановление путем рекультивации нефтезагрязненных земель [1-2].
Растительный покров — один из самых чувствительных компонентов биосферы к загрязнению является. К фактором, существенно влияющих на трансформацию растительного покрова на территориях нефтепромыслов, относятся сырая нефть, высокоминерализованные буровые воды и другие воды различного химического состава выходящие на земную поверхность при добычи нефти. Удивительно, но растения в данных зонах адаптированы к развитию ив этих экстремальных условиях. Возрастание степени загрязнения в среде, обуславливают накопление металлов в растениях и оптимизации в свою очередь экологического состояния среды [3-5].
Исследования посвящены изучению влияния загрязненной среды на индикативные свойства окультуренной растительности. Целью исследования стало выявление возможности использования растений в виде индикаторов, для чего были определены способности произрастания семян обработанных сырой нефтью различной вязкости 1%; 5%; 10%; 15%; 50% и проведены морфометрические измерения индуцированных семян на первой стадии онтогенеза. Medicago sativa L. на нефтезагрязненных территориях Апшеронского полуострова.
Материалы и методика исследований
Представителями семейства бобовых являются травянистые растения, высотой 50-80 см и глубоким проникновением корневой системы, в благоприятных условиях нередко достигающих 8-10 м. Люцерна посевная (Medicago sativa L.), семейство бобовых, имеет около 80 окультуренных и диких сортов и форм, а клевер луговой (Trifolium pratence L.) — 6 диких форм. Люцерна содержит около 10 витаминов (А, Е, С и др.) [6]. В составе люцерны 60,5% белка, минералов, ферментов, витаминов и др. веществ. При высыхании растения происходит потеря 80% витаминов [7].
В корнях люцерны — азотофиксирующие бактерии, которые способны обогащать N почву ежегодно в первые 2 года — 2-3 г на 250-300 кг, а на 3 год — до 500-600 кг N. Именно поэтому люцерна является незаменимым предшественником для всех культур, т.к. урожайность всех культур возделываемых в поле после люцерны увеличивается на 15-30%. В связи с чем определение индикативных и ремедативных возможностей данной культуры в нефтезагрязненных условиях имеет важное значение.
При проведении исследований были использованы различные методы. Для проведения фенологических наблюдений применялась общепринятая методика, утвержденной Советом Ботанических садов СССР [8].
После обработки семян Medicago sativa L. нефтепродуктами Azeri Light (1%; 5%; 10%; 15%; 50%) проводилось наблюдение за развитием всходов.
Наблюдения за развитием вегетативных органов растений пересаженных в почву в особых ящиках проводились в условиях Ботанического Сада НАНА. Результаты были сопоставлены с контролем — оптимально загрязненным вариантом.
Семена были обработаны сырой нефтью в лаборатории кафедры ботаники Бакинского государственного университета. Для сравнения процентного соотношения произрастания семян, обработанные нефтепродуктами семена и семена контроля в чашках Петри были перенесены на фильтровальную бумагу.
Семена Medicago sativa L. были выдержаны в течение 3 дней (72 часов) в растворе нефти 1%; 5%; 10%; 15%; 50%, и соответственно сосуды были пронумерованы К, 1, 2, 3, 4, 5. После 72 ч, когда семена дали первые свои всходы, они были перенесены в почву на территории Ботанического сада НАНА. Контроль — на глубину 2-3 см (сухие семена) и проросшие семена (обработанные 1%; 5%; 10%; 15%; 50% раствором). До посадки семян почва была изначально тщательно перемешана, полита и в почву были внесены органические удобрения (навоз).
Обсуждение результатов исследования Анализ результатов исследования показал, что нефтезагрязнители существенно уменьшают содержание питательных элементов (N и P), и оказывают токсическое воздействие на развитие растений (распад хлорофиллов и каротиноидов). Наблюдалось раннее проявление в листьях растений хлороза. Влияние нефтепродуктов различного процентного соотношения, естественно зависит от способности произрастания семян, что является одним из основных показателей.
Рост и развитие семян в лабораторных условиях проводилось в течение 15 дней, результаты приведены в Таблице 1.
Таблица 1.
ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН Medicago sativa L.
ОБРАБОТАННЫХ СЫРОЙ НЕФТЬЮ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Общее количество семян — 50
Варианты
Количество проросших семян
дни 1 2 3 4 7 9 11 14 15
контроль 14 37 40 40 46 46 46 46 46
1 1% 0 18 44 44 46 — — — —
2 5% 0 4 33 34 34 25 25 25 25
3 10% 0 1 23 38 44 44 44 44 44
4 15% 0 3 21 29 38 39 39 39 39
5 50% 0 2 32 42 48 48 48 48 48
После пересадки, через 48 ч, семян в почву, наблюдается их дальнейшее развитие (Рисунок 1). Морфологические измерения всходов люцерны после посадки в почву даны в Таблице 2.
Рисунок 1. Через 48 ч после посадки Medicago sativa L.
Таблица 2.
Варианты
МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВСХОДОВ Medicago sativa L. ПОСЛЕ ПОСАДКИ В ПОЧВУ
Размеры проросших семян, см
дни 1 2 3 4 7 9 11 14 15
контроль 0,5 1,2 2,8 2,9 3,1 4,2 4,2 4,2 4,2
1 1% — 0,3 1,2 1,3 1,5 — — — —
2 5% — 0,2 0,8 1,2 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4
3 10% — 0,3 0,5 0,9 2,2 3,03 3,03 3,03 3,03
4 15% — 0,2 0,9 1,2 2,3 3,3 3,3 3,3 3,3
5 50% — 0,2 1,1 1,4 2,5 4,2 4,2 4,2 4,2
Процентное соотношение развития растений в почве (в ящиках) согласно вариантам — различно. Данное соотношение всходов растений соответственно вариантам опыта составляет: контроль — 55%, 1 — 25%, 2 — 30%, 3 — 35%, 4 — 33% и 5 — 30%. Замеры приведены в Таблице 3.
Через 72 ч после посадки процентное соотношение развития проростков составило: на контроле — 74,5%, 1 — 78,25%, 2 — 77%, 3 — 70,5%, 4 — 69% и 5 — 54%.
Таблица 3.
ПРОЦЕНТНОЕ СООТНОШЕНИЕ РАЗВИТИЯ Medicago sativa L. ПОСЛЕ ПОСАДКИ В ПОЧВУ
1
2
3
4
5
Варианты
дни контроль
1% 5% 10% 15% 50%
Доля проросших семян, %
на 2 день (48 ч) на 3 день (72 ч)
55 74,50
25 78,25
30 77
35 70,50
33 69
30 54
Измерения были проведены в течение 15 дней после посадки семян в почву. На 60 день также были проведены измерения. Результаты морфометрических измерений показаны на Рисунке 2.
Средняя величина роста растения: на контроле — 4,0 см, 1 —3,9 см, 2 — 5,6%, 3 —5,0 см, 4 — 4,3 см и 5 — 5,1 см.
При сопоставлении загрязненных нефтепродуктами растений выявлено, что общая длина растений при 1% по отношению к контролю возросло на 24,3%, при 5% — на 6,3%, при 10% — 7,8%, при 15% — уменьшение на 21% и при 50% —уменьшение длины на 6,8%.
Максимальное сокращение длины стебля согласно контролю приходится на 50% вариант, а на других вариантах не наблюдается резкого отклонения от контроля и различий.
Рисунок 2. 60-й день развития обработанных нефтепродуктами семян Medicago sativa L.
На Рисунке 3 показаны результаты морфометрических измерений на 60-й день развития растения. При 1%, — растение стимулируется в развитии, а при 15% и 50% —происходит спад развития по сравнению с контролем (Рисунок 4).
Рисунок 3. 60-ти дневная динамика развития Medicago sativa L.
Рисунок 4. Контроль и развитие Medicago sativa L. при обработке семян нефтепродуктами 15% и 50%.
На 90 день развития растений наблюдения показали, что по сравнении с контролем, на листьях растений из обработанных нефтепродуктами семян, наблюдается пожелтение.
Выводы
На основе проведенных исследований можно заключить, что оказывая токсическое воздействие на рост и развитие растений нефтепродукты, расщепляют хлорофиллы и каротиноиды, в результате чего происходит пожелтение листьев растений. Люцерна может стать биоиндикатором нефтяных загрязнений и широко использоваться при рекультивации земель.
Список литературы:
1. Али-заде В. М., Ширвани Т. С., Алирзаева Э. Г. Устойчивость растений к токсичности металлов и нефтяных углеводородов. Подходы к фиторемедиации. Баку: Элм, 2011. 280 с.
2. Миронова С. И., Иванов В. В., Гаврильева Л. Д., Назарова Г. В., Петров А. А. Научные основы выбора способов биологической рекультивации отвалов карьера «Айхал» // Успехи современного естествознания. 2012. №11-1. С. 125-127.
3. Мамедова А. О. Биоиндикаторы растений и оценка окружающей среды. Баку: БГУ, 2008. (на азерб. яз.).
4. Tian D., Zhu F., Yan W., Fang X., Xiang W., Deng X., Wang G., Peng C. Heavy metal accumulation by panicled goldenrain tree (Koelreuteria paniculata) and common elaeocarpus (Elaeocarpus decipens) in abandoned mine soils in southern China // Journal of Environmental Sciences. 2009. V. 21. №3. P. 340-345.
5. Tomasevic M. Z., Vukmirovic Z, Rajsic S. M., Tasic M., Stevanovic B. Characterization of trace metal particles deposited on some deciduous tree leaves in an urban area // Chemosphere. 2005. V. 61. №6. P. 753-760.
6. Prasad M. N. V. Phytoremediation of metals and radionuclides in the environment: the case for natural hyperaccumulators, metal transporters, soil-amending chelators and transgenic plants // Heavy metal stress in plants. Berlin-Heidelberg: Springer, 2004. P. 345-391.
7. Лапин П. И. Методика фенологических наблюдений в ботанических садах СССР. М., 1975. 27 с.
8. Карягин И. И. Флора Азербайджана. Т. 5. Rosaceae-Leguminosae. Баку: Изд-во АН Азербайджанской ССР, 1954. С. 248-265.
References:
1. Ali-zade, V. M., Shirvani, T. S., & Alirzaeva, E. G. (2011). Ustoichivost' rastenii k toksichnosti metallov i neftyanykh uglevodorodov. Podkhody k fitoremediatsii. Baku, Elm, 280. (in Russian).
2. Mironov^ S. I., Ivanov, V. V., Gavrilyeva, L. D., Nazarova, G. V., & Petrov, A. A. (2012). Scientific bases of the choice of ways biological rekultivation of dump "Aykhal". Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya, (11-1), 125-127.
3. Mammadova, A. (2008). Plant Bio-Indicators and Environmental Assessment. Baku, BSU, 2008. (in Azerbaijani).
4. Tian, D., Zhu, F., Yan, W., Xi, F., Xiang, W., Deng, X., Wang, G., & Peng, C. (2009). Heavy metal accumulation by panicled goldenrain tree (Koelreuteria paniculata) and common elaeocarpus (Elaeocarpus decipens) in abandoned mine soils in southern China. Journal of Environmental Sciences, 21(3), 340-345.
5. Tomasevic, M., Vukmirovic, Z., Rajsic, S., Tasic, M., & Stevanovic, B. (2005). Characterization of trace metal particles deposited on some deciduous tree leaves in an urban area. Chemosphere, 61(6), 753-760.
6. Prasad, M. N. V. (2004). Phytoremediation of metals and radionuclides in the environment: the case for natural hyperaccumulators, metal transporters, soil-amending chelators and transgenic plants. In: Heavy metal stress in plants. Berlin, Heidelberg, Springer, 345-391.
7. Lapin, P. I. (1975). Metodika fenologicheskikh nablyudenii v botanicheskikh sadakh SSSR. Moscow, 27. (in Russian).
8. Karyagin, I. I. (1954). Flora Azerbaidzhana. V. 5. Rosaceae-Leguminosae. Baku, Izd-vo AN Azerbaidzhanskoi SSR, 248-265. (in Russian).
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 11.01.2019 г. 15.01.2019 г.
Ссылка для цитирования:
Гафарова Б. Т., Мамедова А. О. Исследование индикативных свойств Medicago sativa L. в условиях нефтяного загрязнения // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №2. С. 19-25. https://doi.org/10.33619/2414-2948/39/03.
Cite as (APA):
Gafarova, B., & Mammadova, A. (2019). Indicative properties study of Medicago sativa L. culture under the oil-polluted condition. Bulletin of Science and Practice, 5(2), 19-25. https://doi.org/10.33619/2414-2948/39/03. (in Russian).
