CC BY
14
6. Данилов Д.А., Царенко В.П.,С купченко КБ Влияние комплексного ухода за лесом на плотность древесины в хвойных древостоях // Известия Санкт-Петербургского государственного университета. -№30.-2013,- С.48-53.
7. Дворецкий М.Л. Пособие по вариационной статистике. -М. Лесная про-ть,1971.-103 С.
УДК 631.416.8 Канд. биол. наук М.А. ЕФРЕМОВА
(СПбГАУ, [email protected]) Аспирант Е.М. НАУМОВ (СПбГАУ, ЬагатЬа@та[email protected])
ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ФИТОРЕМЕДИАЦИИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ, ЗАГРЯЗНЕННОЙ МЫШЬЯКОМ
Мышьяк, дерново-подзолистая почва, яровая пшеница, коэффициент накопления
Антропогенная деятельность приводит к существенному изменению химического состава биосферы, увеличивая содержание в ней экотоксичных элементов, активно мигрирующих по пищевым цепям. При низком содержании Ая в горных породах потребность в нем различных производств велика, т.е. велик уровень его технофильности. Это ведет к извлечению из недр земли большого количества руд, содержащих мышьяк, и к последующему глобальному его рассеиванию в окружающей среде [1]. Согласно приведенным данным антропогенное вовлечение мышьяка в глобальные циклы на планете заметно выше, чем, например, кадмия, хрома, меди и никеля.
Кларк Ая в почвах составляет, по разным данным, 5,5-8,7 мг/кг [2, 3]. Повышенные концентрации мышьяка обнаруживаются в пахотных почвах в результате промышленного аэрального загрязнения, в связи с обработкой растений мышьяковистыми препаратами, использованием минеральных удобрений, в разной степени насыщенных этим элементом. По некоторым данным, с азотными удобрениями в почву попадает от 1 до 10 г/га мышьяка, с двойным суперфосфатом - до 30-300 г/га [1]. По другим данным [2] в фосфатных удобрениях содержится 2-1200 мг Ая/кг, в извести - 0,1-24, в азотных удобрениях - 2-120 в органических удобрениях - 3-25 мг/кг. В некоторых почвах Молдавии в результате применения Ая-содержащих пестицидов содержание элемента достигает 400-2000 мг/кг, что служит причиной отравления местных жителей [4].
Важную роль в снижении поступления токсичных элементов из почвы в растения играет фиторемедиация, цель которой состоит либо в снижении валовой концентрации элементов в почве за счет их избирательного выноса растениями, либо в снижении подвижности экотоксикантов в почве под действием корневых выделений. В идеале растения, взятые для фитоэкстракции, должны быть толерантными к загрязнителю, адаптированными к условиям данного участка, способными быстро давать большую биомассу с высокой концентрацией металла в побегах, легкими в уборке и переработке, способными расти непрерывно или неоднократно [5].
В данной работе представлены результаты исследования эффективности фитоэкстрации мышьяка из загрязненной дерново-подзолистой почвы яровой пшеницей сорта Ленинградская-6 и возможность применения для этой цели микробиопрепарата Агрофил.
Для выяснения степени влияния микробиологического препарата на накопление Ая пшеницей из загрязненной почвы нами был заложен двуфакторный вегетационный опыт по общепринятой методике [6]. Пшеница сорта Ленинградская-6 выращивалась в пластиковых сосудах Кирсанова. Каждый сосуд вмещал по 5,5 кг почвы. Опыт состоял из двух блоков по 6 вариантов в каждом (табл.). В первом блоке опыта пшеница выращивалась на фоне применения минеральных удобрений при разной степени загрязнения почвы мышьяком, во втором блоке в почву был внесен микробиопрепарат Агрофил, предоставленный НИИ микробиологии (г. Санкт-Петербург). Опыт проведен в трехкратной повторности.
Таблица. Параметры накопления АЭ пшеницей из дерново-подзолистой почвы
Варианты опыта Валовое содержание Ав, мг/кг почвы Масса растений (возд. сух.), г/сосуд Концентрация Аз в растениях, мг/кг Вынос Аэ,
мг/сосуд %
Контроль
1. КРК-фон 1,5 20,2 0,06±0,01 0,001 0,012
2. фон + Аз1 4,0 20,8 0,10±0,06 0,002 0,009
3. фон + Авг 6,5 22,0 0,09±0,04 0,002 0,006
4. фон + Авз 11,5 18,3 0,09±0,04 0,002 0,003
5. фон + Аз4 16,5 20,6 0,16±0,06 0,003 0,003
6. фон + Аз5 21,5 19,0 0,13±0,07 0,003 0,003
среднее значение - 20,2 0,11 ±0,04 0,002 0,006
Г (от массы растений) - - 0,01 -0,21 0,60
Г (от дозы Аб) - -0,55 0,78 0,89 -0,83
Опыт с микробиопрепаратом
1. КРК+агрофил - фон 1,5 18,0 0,12±0,01 0,002 0,024
2. фон + Ав! 4,0 19,0 0,20±0,06 0,004 0,018
3. фон + Авг 6,5 20,5 0,29±0,14 0,006 0,017
4. фон + Авз 11,5 23,0 0,23±0,08 0,005 0,008
5. фон + А84 16,5 22,4 0,48±0,07 0,011 0,012
6. фон + А85 21,5 19,0 0,70±0,12 0,013 0,011
среднее значение - 20,3 0,34±0,22 0,007 0,015
Г (от массы растений) - - 0,09 -0,10 -0,61
Г (от дозы Аб) - 0,09 0,94 0,92 -0,69
НСРо5 (многоф.) - 3,2 - - -
В одном грамме препарата Агрофил, изготовленного на основе вермикулита, содержится от 2 до 4 млрд. ассоциативных бактерий Agrobacterium гас1юЬас1ег. Препарат применяли посредством инокуляции семян, которая проводилась в день посева с заделкой семян на глубину 1,5-2,0 см. Перед посевом пшеница была замочена в воде в течение 24 ч.
Для выращивания пшеницы была использована дерново-подзолистая среднесуглинистая почва, сформированная на карбонатной морене. Почва хорошо окультурена: содержание гумуса 3,6%, нейтральная реакция среды рН 6,4, высокая степень насыщенности основаниями - 95%, содержание подвижного фосфор 275 мг Р2О5/КГ, подвижного калия 200 мг К2О/кг. Валовое содержание Ая составляло 1,5 мг/кг почвы. При закладке опыта в почву были добавлены макроэлементы питания растений в рекомендованных дозах N - 0,15 г д.в./кг (в составе аммиачной селитры), Р - 0,1 г д.в./кг (простой суперфосфат), К - 0,1 г д.в./кг (калий хлористый), а также мышьяк в виде раствора соли КагНА^Оз.
В каждый сосуд было высеяно по 30 семян пшеницы. После появления всходов было оставлено по 20 растений/сосуд. Пшеница выращивалась в вегетационном домике до стадии молочной спелости. После уборки опыта была определена общая биологическая продуктивность её надземной массы. Концентрация Ая в растениях была измерена на атомно-абсорбционном спектрометре АА-70000 после сухого озоления образцов.
Зерновые культуры относят к культурам с невысоким уровнем чувствительности по отношению к загрязнению почвы токсичными элементами. В нашем эксперименте в почве искусственно были созданы слабый и средний уровень загрязнения мышь жом. При таких условиях не ожидается снижения урожайности слабочувствительных сельскохозяйственных культур, в том числе пшеницы [5]. Это подтверждается данными контрольного опыта, где при увеличении степени загрязнения дерново-подзолистой почвы от 0,25 до 2,0 ОДК не наблюдается достоверного изменения массы растений.
Агробактерии, содержащиеся в микробиопрепарате, вырабатывают антибиотики, подавляющие развитие фитопатогенных грибов и бактерий, предотвращая корневые гнили, выделяют ростостнмулирующие вещества (природные аналоги ауксинов и гетероауксинов) и витамины, повышая устойчивость растений к болезням.
В нашем эксперименте обработка семян пшеницы Агрофилом привела к достоверному возрастанию урожайности пшеницы в некоторых вариантах, хотя среднее значение биомассы растений в этом блоке опыта не существенно отличалось от среднего в контрольном блоке эксперимента. Агрофил изменил условия произрастания пшеницы так, что масса пшеницы вошла в некоторую зависимость от концентрации А? в почве. Биомасса пшеницы возрастала совместно с увеличением содержания Аз в почве до уровня загрязнения почвы, соответствующего ориентировочно-допустимой концентрации Ай, затем снова снижалась. Таким образом, Аз усиливал положительное действие агробактерий на рост и развитие пшеницы в ограниченном диапазоне концентраций в почве. Опираясь на литературные данные [7], можно предположить, что в определенных условиях совместное действие на рост растений таких факторов, как увеличение численности ассоциативных бактерий и повышение концентрации мышьяка в прикорневой зоне растений, может быть аддитивным, находя, например, выражение в активизации ингибирующей активности каждого фактора по отношению к фитоиатогенам. Кроме того, известно, что мышьяк повышает активность окислительных ферментов в клетках растений, что может способствовать ускорению обмена веществ в клетках и усилению роста растений, что сочетается с ростстимулирующим действием ассоциативных бактерий.
Применение Агрофила способствовало заметному увеличению концентрации Аз в растениях нашего эксперимента, в среднем по опыту - в 3 раза. Концентрация Аэ в пшенице возрастала прямо пропорционально содержанию элемента в почве. Корреляционный анализ данных опыта выявил высокую степень взаимосвязи эшх показателей (табл.).
Содержание А.% в почве, мг/кг
Рис. Зависимость коэффициента накопления Ай растениями от степени загрязнения почвы: (а - амарант [10], Ь - пшеница, с - пшеница с биопрепаратом)
Накопление элемента растениями характеризуют величиной коэффициента накопления (КН), представляющего собой отношение концентрации элемента в растениях к его концентрации в почве. В нашем опыте значения КН Ая находились в диапазоне от 0,01 до 0,08, что согласуется с литературными данными [8]. В среднем КН Ая в растениях контрольного опыта в 4 раза меньше, чем в опыте с Агрофилом, таким образом, микробиопрепарат увеличивал удельное накопление мышьяка в растениях из почвы (рис.). По-видимому, микроорганизмы поддерживали Ач в почве в доступной для растений форме.
КН элемента нелинейно снижались при увеличении степени загрязнения почвы, что согласуется с данными ранее проведенных экспериментов подобного типа [9]. Можно предположить, что пшеница претерпевает угнетение поглотительной способности корневой системы в условиях химического стресса. Однако в некоторых случаях описываемая зависимость не соблюдается, так в опытах с амарантом КН Ая растениями возрастали при увеличении концентрации токсичного элемента в почве [10].
Для выяснения возможностей яровой пшеницы в области фиторемедиации почвы, загрязненной мышьяком, был определен вынос элемента растениями из почвы. Абсолютное его значение рассчитано как произведение массы растений в сосуде на концентрацию элемента в растениях (табл.), относительная величина выноса Ач определяет его долю от первоначального количества элемента в почве сосуда.
Применение биопрепарата способствовало увеличению абсолютного выноса Ая пшеницей в среднем в 3,5 раза по сравнению с контролем, относительного выноса - в 2,0-2,5 раза. Корреляционный анализ показал, что абсолютная величина выноса Ач тесно коррелировала со степенью загрязнения почвы токсикантом и слабо зависела от биопродуктивности пшеницы. Однако относительный вынос Ая пшеницей был обратно пропорционален содержанию элемента в почве.
Наибольшие значения относительного выноса Ая наблюдались в контрольных вариантах каждого блока эксперимента, где содержание мышьяка было представлено только естественным его пулом в почве. Загрязнение почвы мышьяком привело к снижению его использования пшеницей из почвы. Возможно, это связано с тем, что после загрязнения почвы двузамещенным арсенитом натрия изменилось массовое соотношение химических форм А8-содержащих соединений. В хорошо аэрируемой почве при нейтральной рН содержание в форме арсенатов превалирует над арсенитами, в свою очередь арсениты более подвижны и токсичны [11], что, по-видимому, нашло отражение в снижении относительного выноса элемента пшеницей в загрязненных вариантах по сравнению с контролем.
Значение максимальной величины выноса Ая пшеницей составило 0,024%, что значительно ниже значения, ожидаемого при эффективной фитоэкстракции токсичного элемента из почвы (1% и более). Таким образом, использование данной сельскохозяйственной культуры с целью фиторемедиации дерново-подзолистой почвы не перспективно.
Из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы.
1. Загрязнение дерново-подзолистой почвы мышьяком может способствовать достоверному увеличению биопродуктивности яровой пшеницы.
2. При применении микробиопрепарата Агрофил концентрация Ая в растениях пшеницы увеличилась в среднем по опыту в 3 раза, коэффициенты накопления - в 4 раза, абсолютный вынос элемента растениями - в 3,5 раза, относительный вынос - в 2,5 раза.
3. Возрастание степени загрязнения почвы мышьяком способствовало прямо пропорциональному увеличению концентрации элемента в растениях и снижению КН Ая в пшенице.
4. Использование яровой пшеницы с целью фиторемедиации дерново-подзолистой почвы не перспективно в связи с низкой величиной фитоэкстракции Ач из почвы: максимальное значение выноса Ая растениями составило 0,024%.
Литература
1. Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. - М.: Академический проект «Гуадеамус», 2007,- 273 с.
2. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Изд-во «Мир», 1989. - 439 с.
3. Bowen H.J.M. Environmental chemistry of elements. N.Y. Acad. Press, 1979. 333 p.
4. Иванов B.R Экологическая геохимия элементов. - M.: Экология. - 1996. - Кн. 3. - 351 с.
5. Клейнер К. Эффективность и недостатки фитоэкстракции растениями с высокой биомассой на примере ивы / Микроэлементы в окружающей среде: биогеохимия, биотехнология и биоремеднация / Под ред. М.Н.В. Прасада, КС. Саджвана, Р. Найду. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - С. 685-708.
6. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного опыта. М.: Наука, 1968. -266 с.
7. Кожемяков А.П., Белоброва С.Н., Орлова А.Г. Создание и анализ базы данных по эффективности микробных биопрепаратов комплексного действия // Сельскохозяйственная биология. - 2011. - № 3. - С. 112-115.
8. Зырпн Н.Г., Карпова Е.А., Мотузова Г.В. Мышьяк / Химия тяжёлых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. -М.: МГУ, 1985. - С. 128-156.
9. Арышева С.П., Анисимов B.C., Санжарова Н.И. Изучение миграционной способности РЬ в системе почва-растение и его фитотоксичность в почвах разного типа // Агрохимия. - 2013. - № 1. - С. 85-94.
Ю.Адимале Ф., Ефремова М.А. Влияние свойств почвы на накопление As растениями амаранта // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2010. - № 20. - С. 47-53
11. Водяницкий Ю.Н. Определение окисленности тяжелых металлов и металлоидов (аналитический обзор) II Почвоведение. - 2013. - № 12. - С. 1437-1448.
УДК 636.1.082:575 Канд. с.-х. наук Е.И. АЛЕКСЕЕВА
([email protected]) Соискатель И.О. ТУРЕНКО (СПбГАУ, [email protected])
РЕЙТИНГ ЖЕРЕБЦОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ЧИСТОКРОВНОЙ АРАБСКОЙ ПОРОДЫ
ЗА 2013 год
Племенное коневодство. Оценка жеребцов-произвол иге л ей по качеству потомства
Российская ассоциация коннозаводчиков арабской породы (АКАП), начиная с 2010 года, готовит рейтинг жеребцов-производителей по результатам скачек их потомков на всех ипподромах (включая нелицензированные) и для всех видов скачек.
Всего в 2013 году скакал 221 потомок чистокровной арабской породы от 72 жеребцов-производителей. Скачки оценивались по балльной системе, результаты заносились в таблицу [3].
В статье подробно рассмотрены жеребцы-производители, занявшие в рейтинге за 2013 год три первых места (табл. 1).
Максимальное количество баллов получил вывозной из Франции жеребец по кличке Бенедикк - 1377,70. От этого жеребца скакало больше всего потомков - 16: 9 жеребцов и 7 кобыл (табл.2). Наиболее успешно выступал жеребец Акрос, рожденный в Хреновском конном заводе. На его счету шесть побед в семи скачках, в числе которых "Большой Казанский Приз" (DERBY) (2400 м) и "Приз Встреча чемпионов" (2400 м). Акрос принадлежит Терскому конному заводу.
Таблица1. Победители рейтинга жеребцов-производителей чистокровной арабской породы скакового направления в 2013 году
Кличка Сумма баллов Потомки, скакавшие в 2013 Стартов в 2013 1 2 3 4 Без места
Бенедикк 1377,70 16 67 27 10 8 7 15
Принц 480,10 6 31 6 8 10 2 5
Камелот 357,40 7 33 1 3 7 6 17
На втором месте с суммой в 480,10 баллов жеребец-производитель Принц, рожденный в КФХ «Алина» (Кабардино-Балкарская Республика), от выводного из Франции Нугатина. Всего скакало 4 жеребца и 2 кобылы (табл.3). Его потомок Принц Пустыни, рожденный в том же хозяйстве, одержал три победы в 2013 году: "Открытый приз" (1600 м), Приз г. Пятигорска (1200 м), "Прощальный приз" (2000 м). Был вторым во Вступительном призе (2000 м) и в "Приз сравнения" (2400 м), третьим в "Московский Дерби" (2400 м) и в Призе "Элита" (2400 м).
