CC BY
71
. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. т. 15, № 3 . УДК 504.53.062.4
РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕМЕДИАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ГОРЧИЦЫ САРЕПТСКОЙ (BRASSICA JUNCEA L.) В ОТНОШЕНИИ К ЦИНКУ
© 2013 Н.П. Неведров, Е.П. Проценко, П.Л. Медянцев, А.В. Пученкова
Курский государственный университет
Поступила в редакцию 17.12.2012
Представлены данные по влиянию применения различных приемов внесения микроудобрений на аккумуляцию цинка горчицей сарептской выращенной на серой лесной почве Курской области. Отмечен высокий биологический вынос цинка растениями горчицы сарептской, который зависел от биомассы растений, фитоэкстракции и приема внесения удобрений.
Ключевые слова: фитоэкстракция, горчица сарептская, биологический вынос, биомасса, удобрение.
Ежегодно в окружающей среде, в частности в почве, увеличивается содержание различных поллютантов, выбрасываемых промышленными предприятиями и автотранспортом. Токсичные вещества, аккумулированные средой, мигрируют в живые организмы и пагубно влияют на их состояние [1, 3, 5].
Опасными загрязнителями почвы являются тяжелые металлы, в частности цинк, который в небольших количествах необходим живым организмам, а в чрезмерном вызывает различного рода заболевания [1, 2].
Очистка почв от тяжелых металлов - фиторе-медиация является очень перспективным, экологичным и экономичным методом, успешно используемым за рубежом и в России [4, 6].
Фиторемедиация представляет собой выращивание в течение определенного периода времени на участке специально подобранных видов растений-гипераккумуляторов, накапливающих тяжелые металлы корневой системой и переносящих их в надземную биомассу. Для увеличения подвижности тяжелых металлов в почве, их транслокацию из корневой системы в надземную биомассу растений с последующим накоплением, в фиторемедиации, применяют эффекторы фитоэкстракции [1, 2, 6].
Одним из важных критериев при выборе фи-торемедиантов является биомасса растений, которая должна иметь высокие показатели. При выращивании растений на сильно загрязненных участках их биомасса зачастую уменьшается с ростом содержания ТМ в почве. Что, соответственно, уменьшает биологический вынос ТМ из почвы. Но при внесении удобрений и стимуляторов роста
Неведров Николай Петрович, аспирант. E-mail: [email protected]
Проценко Елена Петровна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор. E-mail:[email protected] Медянцев Павел Львович, кандидат биологических наук. E-mail: [email protected] Пученкова Анна Викторовна, магистрант. E-mail: [email protected]
растений можно нивелировать снижение биомассы и, соответственно, увеличить вынос ТМ [2, 5].
В работе изучалось влияние удобрений на фито-экстракцию цинка горчицей сарептской, выращенной на серой лесной почве с уровнем загрязнения 10 ПДК (1000 мг/кг). Выращивание растений проводили в вегетационных сосудах.
Для исследования были взяты растения горчицы сарептской и серая лесная почва (Агробио-станция КГУ г. Курска). Почва отбиралась с глубины 0-20 см. (верхний горизонт). Исходное содержание цинка в почве составляло 13 мг/кг. Лабораторный опыт проводился в трех кратной по-вторности при искусственно созданном уровне загрязнения серой лесной почвы 10 ПДК (1000 мг/кг). В качестве загрязнителя использовали сернокислый цинк (2п804*7Ы20). Семена горчицы сарептской замачивались в 0,5% растворе микроудобрения «Аквамикс» (состав (%):Ре3>84, Мп2,57, 2П0,53, Си0,5з, Са2,57 (хелаты), В0,52, М00,1з). Проводилась некорневая обработка растений (один раз в неделю; всего две обработки) 1% раствором комплексного удобрения «Акварин-4» (состав (%):Кб, Р12, К33, Ре0,54, Мп0,042, 2п0,014, Си0,01, Са2,57 (хелаты), В0,02, М00,004), раствором органоминерального удобрения «Биогумус» (в 1г/дм3 содержится %: гуматы калия - 12, К20, Р10, 80,ь Mgo,l2, Cuo,l2, Мп0,ь Fe0,05, В0^
М00,005, С00,002, аскорбиновая кислота, витамины -В1, В3, В12), раствором микроудобрения «Гумат +7йод» (состав (%):гуминовые кислоты - 37, N1,5, К5, М^0,12, Си0,2, ^п0,02, Мп0,17, Ре0,4, В0,2,
Mo0,018, 10,005).
Измерение массовых концентраций цинка в образцах проводилось методом инверсионной вольтамперометрии на анализаторе ТА 4. Пробо-подготовка и анализ проб выполнены в соответствии с методикой МУ 31-04/04 [7].
По окончании опыта проводилось измерение биологических показателей горчицы сарептской.
При анализе полученных данных (табл. 2) выяснили, что при раздельном внесении удобрений наблюдается значительное увеличение биомассы горчицы сарептской. При комбинированном вне-
удобрительных средств. Наибольшая длина проростков наблюдалась в варианте 5 опыта. Из этого следует, что «Аквамикс» является наиболее эффективным стимулятором роста по сравнению с другими изучаемыми удобрениями.
Статистческая обработка полученных данных показала, что биомасса и длина проростка горчицы сарептской тесно коррелируют, полученный коэффициент корреляции равен 0,87.
При внесении удобрений «Биогумус» и «Гу-мат+7 йод», а также при комплексном использовании удобрений «Акварин»+«Аквамикс» и «Биогумус»+«Аквамикс» содержание цинка в корнях горчицы сарептской увеличивается, по сравнению с контролем. Ярко выражено повышение содержания цинка в побегах в вариантах опыта с применением удобрения «Аквамикс» отдельно и сосвместно с удобрением «Акварин». При использовании «Гумат+7 йод» содержание цинка растет незначительно. Коэффициент отношения содержания тяжелого металла цинка в побегах к его содержанию в корнях больше единицы только в варианте эксперимента с применением «Аквамикс». Во всех остальных случаях он значительно меньше. Это говорит о том, что в данном варианте опыта интенсивность переноса ТМ из корней в побеги выше, чем в остальных.
Биологический вынос цинка побегами горчицы сарептской из пахотного слоя (глубина пахотного слоя условно принята 0-20 см) загрязненной почвы, представлен в табл. 3.
Таблица 2. Биометрические показатели горчичницы сарептской
Биометрические показатели Варианты опыта
1 2 3 4 5 6 7 8
Контроль Аквамикс Акварин Биогумус Гумат +7йод Аквамикс+ Акварин Аквамикс+ Биогумус Аквамикс+ Гумат+7йод
Средняя длина побега (см) 6,39 8,74 7,97 7,89 7,38 6,68 6,69 6,69
Сырая биомасса, (гр/на сосуд) 18,9 35,3 39,8 28,8 32,8 19,6 18,7 21,0
Абсолютно-сухая биомасса (гр/на сосуд) 2,415 3,311 3,597 3,056 3,417 2,398 2,054 1,896
Таблица 3. Выноса цинка побегами горчицы сарептской в кг/га в условиях загрязнения
Загрязнение почвы Без загрязнения содержание цинка13 мг/кг Уровень загрязнения почвы 10 ПДК (1000 мг/кг) по цинку
№ Варианта опыта 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Применение удобрений Контроль Контрол ь без удобрения Аквамик с Акварин Биогуму с Гумат +7йод Аквамик с+ Акварин Аквамик с+ Биогуму с Аквамик с+ Гумат+7 йод
Биологический вынос цинка (кг/га) 0,43 9 18 10,4 10,8 13,6 14,2 5,4 6,4
сении удобрений (замачивание семян в растворе «Аквамикса» совместно с некорневой обработкой растворами «Акварина», «Биогумуса» и «Гу-мат+7йод») прирост биомассы либо незначителен, либо совсем не наблюдается. Наиболее высокие показатели отмечены при некорневой обработке горчицы сарептской удобрением «Акварин-4», биомасса достигает 39,8 граммов, что приблизительно в два раза выше чем на контроле.
Таблица 1. Схема опыта
№ Варианта опыта Предпосевная обработка семян Некорневое опрыскивание
«Аквамикс» р-р 0,5% Контроль (без опрыскивания) «Акварин-4» «Биогумус» «Гумат+7 йод»
1 + -
2 + +
3 + +
4 + +
5 - -
6 - +
7 - +
8 - +
*отсутствие приема (-), применение приема (+)
Необходимо отметить, что при применении одного приема (замачивание семян или некорневая обработка) длина проростка увеличивается значительнее, чем при совместном внесении
Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. т. 15, № 3
Рис. Содержание цинка в корнях и побегах горчицы сарептской»
Стоить отметить, что при применении раздельных приемов фитоэкстракционная способность горчицы сарептской возрастает. Пересчет выноса цинка на 1га площади показал, что самый высокий результат 18 кг/га (в два раза превосходит контроль) зафиксирован в варианте опыта с применением удобрения «Аквамикс». При комбинированном внесении удобрений стимуляции фитоэкстракции не наблюдается, за исключением варианта «Аквамикс»+«Акварин» 14,2 кг/га.
По всей видимости низкие показатели: биомасса, длинна побегов и фитоэкстракция цинка растениями горчицы сарептской при комбинированном использовании удобрений связаны с излишком вносимых микро- и макроэлементов. Выбранные нами приемы внесения удобрений целесообразнее применять раздельно.
ВЫВОДЫ
1. Замачивание семян в 1% растворе микроудобрения «Аквамикс» является наиболее эффективным приемом, повышающим ремедиационную способность горчицы сарептской по отношению к цинку. Биологический вынос цинка растениями достигает 18 кг/га.
2. Как применение замачивания семян в растворе микроудобрений, так и некорневая обработка, при раздельном внесении стимулируют рост побегов в длину, увеличивают биомассу и стимулируют фитоэкстракцию цинка горчицей сарептской, тем самым повышая биологический вынос цинка побегами растения.
3. При комбинированном внесении удобрений (замачивание семян в растворе «Аквамикс» совместно с некорневой обработкой растворами «Акварин-4», «Биогумус» и «Гумат+7 йод») наблюдается снижение их эффективности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Титов А.Ф., Таланова В.В., Казнина Н.М., Лайдинен Г.Ф. Устойчивость растений к тяжелым металлам [отв. ред. Н.Н. Немова]: Институт биологии КарНЦ РАН. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. С. 6-16.
2. Физиологическая устойчивость сельскохозяйственных культур: учебник / Е.И. Кошкин. М.: Дрофа, 2010. с. 395-441.
3. Янин Е.П. Основные способы ремедиации загрязненных ртутью почв и грунтов (зарубежный опыт)// Проблемы окружающей природной среды и природных ресурсов. 2011. № 5. С. 16-22.
4. Прасад М.Н. Практическое использование растений для восстановления экосистем, загрязненных металлами // Физиология растений. 2003.Т. 50, № 5. С. 768780.
5. Неведров Н.П. Влияние удобрений на биомассу и длину проростка горчицы сарептской Brassica juncea(L.) при выращивании ее на загрязненной цинком серой лесной почве // Проблемы современной биологии: материалы V Международной научно-практической конференции (20.07.2012). М.:Издательство «Спут-ник+», 2012. С. 45-48.
6. Квеситадзе Г.И., Хатисашвили Г.А., Садунишвили Т.А., Евстигнеева З.Г. Метаболизм антропогенных токсикантов в высших растениях; Ин-т биохимии им. А.Н. Баха. М.: Наука, 2005. С. 63-68.
7. Методика выполнения измерений массовых концентраций цинка, кадмия, свинца, и меди методом инверсионной вольтамперометрии на анализаторах типа ТА.- Томск.: Изд-во ТПУ, 2004. 23 с.
REGULATION OF ABILITY OF BRASSICA JUNCEA L. BY REMEDIATSIONNA IN THE RELATION TO ZINC
© 2013 N.P. Nevedrov, E.P. Protsenko, P.L. Medyantsev, A.V. Puchenkova
Kursk state university
Are submitted data on influence of application of various receptions of introduction of microfertilizers on Brassi-ca juncea L. zinc accumulation the kursk area grown up on the gray wood soil. High biological carrying out of zinc by plants of Brassica juncea L. which depended on a biomass of plants, a phitoextraction and reception of application of fertilizers is noted.
Key words: phitoextraction, Brassica juncea L., biological carrying out, biomass, fertilizer.
Nevedrov Nikolay Petrovitch, post-graduate student. E-mail: [email protected]
Protsenko Elena Petrovna, doctor of sciences, professor.
E-mail: [email protected]
Medyantsev Pavel Lvovich, candidate of Biology.
E-mail: [email protected]
Puchenkova Anna Viktorovna, undergraduate.
E-mail: [email protected]
