CC BY
82
ISSN 2542-1468, Лесной вестник /Forestry Bulletin, 2019. Т. 23. № 6. С. 5-12. © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019
Содержание макро- и микроэлементов в листьях березы... Лесное хозяйство
УДК 630*1 DOI: 10.18698/2542-1468-2019-6-5-12
СОДЕРЖАНИЕ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ БЕРЕЗЫ (BETULA PENDULA ROTH.) РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ
А.В. Волова, Е.Н. Наквасина
ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова» (САФУ), 163002, Россия, г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 17
Проведено сравнение содержания химических элементов, относящихся к группам макро- и микроэлементов, в листьях разных форм березы повислой, произрастающих на территориях с различным уровнем загрязнения почв, в условиях г Архангельска. Выявлены деревья каждой изучаемой формы — гладкокорой, ромбовидно-трещиноватой и грубокорой, которые подбирали исходя из описаний А.С. Яблокова. Заложены две пробные площади, находящиеся в одинаковых условиях освещения, почва на которых — урбанозем супесчаный. Показано, что формы березы по степени выраженности коры отличаются определенной дифференциацией по накоплению макро- и микроэлементов в листьях. В частности ромбовидно-трещиноватая форма — отличается и большей стабильностью в накоплении отдельных макроэлементов в различных по загрязненности условиях местопроизрастания, к тому же реагирует на загрязнение меньше — содержание в листьях микроэлементов увеличивается в 1,5 раза. Установлен приоритет по накоплению микроэлементов для гладко-корой формы березы повислой, которая характеризуется усилением потребления микроэлементов в 3 раза. У грубокорой формы березы практически не изменяется метаболизм потребления микроэлементов в листьях. Ключевые слова: береза повислая, формы коры, макроэлементы, микроэлементы, листья
Ссылка для цитирования: Волова А.В., Наквасина Е.Н. Содержание макро- и микроэлементов в листьях березы (Betulapendula Roth.) различных форм // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2019. Т. 23. N° 6. С. 5-12. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-6-5-12
Древесная растительность способна осаждать загрязняющие вещества, поглощать их из воздуха и реагировать на недостаток или избыток элементов минерального питания в окружающей среде. В условиях техногенного загрязнения наблюдается изменение в поглощении элементов питания древесными растениями, отражающееся на химическом составе ассимилирующих органов [1, 2]. Листовая пластинка — основной орган, чутко реагирующий патологическими изменениями на токсические вещества в окружающей среде [3, 4].
Химические элементы, поглощаемые растениями из почвы в разных количествах, имеют вполне определенное биохимическое и физиологическое значение и отвечают за синтез тех или иных веществ в растительном организме [1, 5-7].
Известно, что береза повислая лучше приспосабливается к неблагоприятным условиям урбо-среды, и особенно к загрязнению, по сравнению с другими древесными породами [8], имеет особенности в потреблении химических элементов. В частности, листья березы интенсивнее хвои или ели сосны аккумулируют медь, никель и марганец [1, 5]. Береза повислая — пионер в восстановлении растительности, в том числе на загрязненных участках [9]. Предлагается использовать листья березы в качестве биоиндикатора по цинку [10], высокое накопление которого зафиксировано при аэротехногенном загрязнении [4].
Установлена связь между наличием тяжелых металлов в почве и их содержанием в листьях
березы [4, 11], в хвое ели или сосны и коре других деревьев [12, 13]. В связи с этим возникла необходимость рассмотрения листовой аккумуляции химических элементов в сочетании с их содержанием в почве в местах произрастания тех или иных видов древесной растительности.
В ходе исследования проводилось сравнение различных видов деревьев по потреблению химических элементов и отношению к воздействию реагентов в пределах рода. Существенные различия установлены между популяциями, семьями и клонами одного вида [14, 15]. Что касается березы повислой, то изучение особенностей потребления химических элементов ее различными формами и их отбор для использования, например, в озеленительных посадках городской среды представляет особый интерес.
Основным формообразующим признаком у березы повислой является соотношение трещиноватой коры различных конфигурации и гладкой бересты [16]. Классическими считаются формы, выделенные А.С. Яблоковым: ромбовидно-трещиноватая, гладкокорая и грубокорая [17].
Цель работы
Целью исследования является сравнение содержания химических элементов, относящихся к макро- и микроэлементов, в листьях разных форм березы повислой, произрастающих в г. Архангельске на территориях с различным уровнем загрязнения почв.
Объекты и методика исследования
Исследования проводились в 2018 г. на территории г. Архангельска. Были заложены две пробные площади (ПП), находящиеся в одинаковых условиях освещения, почва — урбанозем супесчаный. Растительные особи березы в посадках близки по возрасту (50...80 лет), имеют сходные таксационные параметры (диаметр ствола 9,0.14,5 см, высота 26,0.31,6 м). Объекты произрастают на почвах различной загрязненности, которая связана с аэротехногенными выбросами от имеющейся транспортной нагрузки. ПП-1 расположена в роще на ул. Воронина, в отдалении от транспортных потоков, ПП-2 заложена на аллее вдоль ул. Суворова, с высокой транспортной нагрузкой. По данным кафедры химии и химической экологии САФУ за 2011-2017 гг., количество машин в транспортном потоке составляло от 32,7 до 76,3 тыс. ед./сут.).
Таблица 1
Содержание химических элементов в почвенных образцах, мг/кг The content of chemical elements in soil samples, mg/kg
Химический элемент ПП-1 ПП-2
Na 7730 9680
Mg 5360 8400
Al 28400 36500
Si 264000 225000
Ca 9540 16300
Ti 1380 2110
V 60 70
Cr 30 50
Mn 530 560
Fe 13400 19500
Co 10 10
Cu 220 760
Zn 90 130
Sr 140 180
Zr 100 100
Ba 370 320
Pb 20 30
Для сравнения степени загрязнения у почвенных образцов (табл. 1) определен коэффициент Саета по формуле
2С = ЪКС - (п - 1),
где КС — коэффициент концентрации химического элемента;
п — число анализируемых элементов-загрязнителей [18, 19].
Согласно оценочной шкале, ПП-1 характеризуется допустимой (15,8), ПП-2 — умеренно опасной степенью загрязненности (25,95).
На ПП-1 и 1111-2 пробных площадях были выявлены и замаркированы по 20 деревьев каждой формы, определенной по степени выраженности коры — гладкокорой, ромбовидно-трещиноватой и грубокорой. Для проведения эксперимента использовались листья методом сплошной выборки с побегов, расположенных в нижней трети части кроны.
Образцы проб почвы были подвергнуты анализу на энергодисперионном спектрометре EDX-8000 согласно методикам М-02-0203-09 и М-02-0604-2007. Содержание макроэлементов (К20, СаО, Н, С, N MgO, SO3, Fe2O3, Р205) и микроэлементов (МпО, SiO2, №2О, 2пО, СиО, А1203, №О, С1, SrO, ТЮ2, WO3, ВаО, Со2О3) в листьях древесной породы определяли методом ренгте-нофлуоресцентного анализа на волнодисперси-онном спректрометре XRF-1800. Содержание водорода, азота и углерода определили заранее на элементном анализаторе ЕА-3000 и использовали при анализе как фиксированное значение.
Результаты и обсуждение
Исходя из полученных данных составили ряды содержания макроэлементов для каждой формы березы на двух пробных площадях (табл. 2).
Как видно из табл. 2, ряды потребления макроэлементов в разных формах березы повислой достаточно синхронны, коэффициент корреляции содержания макроэлементов в листьях различных форм березы составляет не меньше 0,99. Зависимость потребления не изменяется в связи с аэротехногенным загрязнением почв. Среди химических элементов наибольшего потребления характерно большее накопление водорода по сравнению с оксидом кальция у грубокорой формы березы. Гладкокорая и ромбовидно-трещиноватая формы близки по соотношению потребления макроэлементов.
По содержанию макроэлементов в листьях различных форм березы прослеживаются количественные изменения (табл. 3).
По сумме макроэлементов в листьях берез на условно чистых местопроизрастаниях (ПП-1), наибольшим потреблением отличается грубо-корая форма, далее следует гладкокорая и затем ромбовидно-трещиноватая. В условиях значительного аэротехногенного загрязнения ряд распределения форм изменяется, максимум накопления макроэлементов, отмечается у ромбовидно-трещиноватой формы, минимум — у глад-кокорой, грубокорая — занимает промежуточное положение.
Таблица 2
Ряды макроэлементов (в пересчете на оксиды), в листьях березы повислой различных форм по степени выраженности коры
Rows of macronutrients (in terms of oxides) in the birch leaves of various types depending on the bark degree
Форма березы повислой ПП-1 Почва ПП-2 Почва
Гладкокорая C > CaO > H > K2O > > SO3 > N > MgO > > P2O5 > Fe2O Si > Al > Fe > Ca > Na > > Mg > Ti > Mn > Ba > > Cu > Sr > Zr > Zn > > V > Cr > Pb > Co C > CaO = H > K2O > > N > MgO > SO3 > > P2O5 > Fe2O Si > Al > Fe > Ca > Na > > Mg > Ti > Cu > Mn > > Ba > Sr > Zn > Zr > > V > Cr > Pb > Co
Ромбовидно-трещиноватая C > CaO > H > K2O > > N > MgO > SO3 > >P2O5 > Fe2O C > CaO > H > K2O > > N > P2O5 > MgO > > SO3 > Fe2O
Грубокорая C > H > CaO > K2O > > N > MgO > SO3 > > P2O5 > Fe2O C > H > CaO > K2O > > N > P2O5 > MgO > > SO3 > Fe2O
Таблица 3
Содержание макроэлементов (в пересчете на оксиды) в листьях березы повислой различных форм, мг/кг The content of macronutrients (in terms of oxides) in birch leaves of various types, mg/kg
Участок Форма березы повислой CaO K2O P2O5 H C N MgO SO3 Fe2O3 S
ПП-1 Гладкокорая 93200 38300 14300 71400 464000 23200 16900 27500 1980 750780
Ромбовидно-трещиноватая 106000 36100 17400 78500 423000 27100 20800 18600 2640 730140
Грубокорая 77700 32400 12500 84100 483000 29700 18800 16800 1730 756730
ПП-2 Гладкокорая 80000 44700 10600 80000 462000 25600 13600 13500 5530 735530
Ромбовидно-трещиноватая 83900 58300 18800 77400 461000 24800 15200 13100 4870 757370
Грубокорая 74500 40400 16800 80300 475000 25500 16200 11700 1600 742000
CaKCHPNMgSFe
б
а
Рис. 1. Содержание макроэлементов в листьях березы повислой различных форм в условно чистом ПП-1 (а) и загрязненном ПП-2 (б) местопроизрастаниях: 1 — гладкокорая; 2 — ромбовидно-трещиноватая; 3 — грубокорая
Fig. 1. The content of macroelements in birch leaves of various forms in conditionally clean PP-1 (a) and contaminated with PP-2 (б) growing sites: 1 — smooth bark; 2 — rhomboid-fissured; 3 — coarse bark
Деревья березы с грубой формой коры потребляют оксиды калия, кальция, железа в наименьшем количестве, вне зависимости от условий местопроизрастания (рис. 1). В то же время
у данной формы в условиях, приближенных к естественным (ПП-1) выше всего потребление водорода (84 100 мг/кг), углерода (483 000 и 475 000) и азота (29 700 мг/кг).
Таблица 4
Ряды микроэлементов (в пересчете на оксиды) в листьях березы повислой различных форм по степени выраженности коры
Rows of trace elements (in terms of oxides) in birch leaves of various types according to the bark degree
Форма березы повислой ПП-1 Почва ПП-2 Почва
Гладкокорая SiO2 > ZnO > MnO > > Al2O3 > BaO > Na2O > > SrO > Cl > TiO2 > NiO > > CuO > WO3 > Co2O3 Si > Al > Fe > Ca > > Na > Mg > Ti > Mn > > Ba > Cu > Sr > Zr > > Zn > V > Cr > Pb > Co SiO2 > Al2O3 > Cl > ZnO > > MnO > WO3 > Na2O > > BaO > TiO2 > SrO > > NiO > CuO > Co2O3 Si > Al > Fe > Ca > Na > > Mg > Ti > Cu > Mn > > Ba > Sr > Zn > Zr > V > > Cr > Pb > Co
Ромбовидно-трещиноватая SiO2 > ZnO > Al2O3 > > MnO > BaO > WO3 > > Na2O > Cl > SrO > > Co2O3 > TiO2 > CuO > NiO SiO2 > Al2O3 > ZnO > Cl > > MnO > BaO > Na2O > > TiO2 > WO3 > SrO > > NiO > CuO > Co2O3
Грубокорая SiO2 > ZnO > MnO > > Al2O3 > Cl > Na2O > > BaO > SrO > TiO2 > NiO > > CuO > WO3 > Co2O3 SiO2 > MnO > ZnO > > Al2O3 > BaO > Cl > > SrO > Na2O >WO3 > > NiO > CuO > TiO2 > Co2O3
Таблица 5
Содержание микроэлементов (в пересчете на оксиды) в листьях березы повислой различных форм, мг/кг The content of micronutrients (in terms of oxides) in Common Birch leaves of different forms, mg / kg
Участок Форма березы повислой MnO SiO2 Na2O ZnO CuO Al2O3 NiO Cl SrO TiO2 WO3 BaO Co2O3 S
ПП-1 Гладкокорая 1460 5760 483 2640 109 1010 111 176 225 129 49 541 0 12693
Ромбовидно-трещиноватая 1010 7510 546 4140 115 1340 108 464 434 160 820 953 184 17784
Грубокорая 1640 6800 532 2960 87 1210 93 838 267 132 11 406 7 14983
ПП-2 Гладкокорая 1010 23100 915 2010 83 4440 84 3940 225 505 930 665 70 37977
Ромбовидно-трещиноватая 962 16300 773 2660 86 3280 92 1190 219 395 235 820 19 27031
Грубокорая 1790 6310 277 1740 89 1070 107 647 298 83 123 929 12 13475
Гладкокорая форма березы в условиях повышенного аэротехногенного загрязнения (1111-2) накапливает наименьшее количество оксидов фосфора — 10 600 и магния — 13 600 мг/кг. Эта форма отмечается большими различиями в потреблении одного и того же элемента, в зависимости от условий местопроизрастания: потребление серы (в пересчете на SO3) в относительно чистых условиях (ПП-1) больше в 2 раза — 27 500, чем в условиях повышенного загрязнения почв (III1-2) — 13 500 мг/кг, аналогично потребление железа (в пересчете на Fe2O3) — 1980 и 5530 мг/кг соответственно, на ПП-1 и ПП-2.
У березы ромбовидно-трещиноватой формы определено максимальное потребление калия (в пересчете на К20) в условиях загрязнения — 58 300 мг/кг (ПП-2). Кроме того, потребление углерода сильно различается, в зависимости от условий местопроизрастания — 423 000 и 461 000 мг/кг на ПП-1 и ПП-2 соответственно,
в отличие от гладкокорой формы, потребление углерода у которой в разных условиях практически не изменяется — 464 000 и 462 000 мг/кг соответственно на ПП-1 и ПП-2.
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что характер потребления макроэлементов березами разных форм по трещиноватости коры достаточно синхронен в различных условиях загрязнения. Условия местопроизрастаний, связанные с загрязнением почв, в листьях березы изменяют количественный состав макроэлементов. Наиболее стабильна в потреблении отдельных макроэлементов ромбовидно-трещиноватая форма деревьев березы, тогда как гладкокорая и грубокорая формы, в большинстве случаев, зависят от условий местопроизрастания.
Сравнили особенности потребления микроэлементов листьями березы различных форм в тех же условиях местопроизрастания. По полученным результатам составлены ряды микроэлементов (табл. 4).
Исходя из табл. 4 ряды потребления микроэлементов в разных формах березы повислой имеют отличия. Коэффициент корреляции между содержанием химических элементов в листьях разных форм ниже, чем макроэлементов, и составляет 0,89-0,99 при tr от 13,5 до 157. Из микроэлементов-загрязнителей для всех форм березы характерно приоритетное накопление в листьях цинка и марганца, хотя их содержание в почвах заметно ниже других микроэлементов. Подобную особенность березы зафиксировали другие исследователи [4, 10]. Как приоритетный можно отметить алюминий, найденный в больших количествах в почвах изучаемых участков. По мнению М. Frankowski [13], потребление алюминия листьями березы не зависит от загрязненности почв.
В почвах изучаемых условий местопроизрастания березы ряды распределения микроэлементов достаточно схожи. Коэффициенты корреляции между содержанием микроэлементов в почве и различными формами березы в условно чистом участке произрастания (ПП-1) составляют 0,86-0,89 при tr от 10,4 до 13,5. Растения накапливают микроэлементы в необходимых им количествах для поддержания своей жизнедеятельности. В условиях повышенного загрязнения, где абсолютное содержание микроэлементов в почве выше, буферная роль корней снижается и накопление отдельных химических элементов в листьях возрастает, коэффициент корреляции повышается до 0,93-0,99 при tr от 21,7 до 157,2.
В то же время по содержанию микроэлементов в листьях различных форм березы прослеживаются количественные изменения (табл. 5).
По сумме микроэлементов в листьях березы в условно чистых местопроизрастаниях (ПП-1) наибольшим их потреблением отличается ромбовидно-трещиноватая форма березы, далее следует грубокорая и гладкокорая формы. В условиях значительного аэротехногенного загрязнения ряд распределения форм по суммарному накоплению микроэлементов изменяется, максимум накопления микроэлементов — у гладкокорой формы, минимум — у грубокорой, ромбовидно-трещиноватая — занимает промежуточное положение. Кроме того, из рис. 2 видно, что потребление химических элементов в различных условиях местопроизрастания у грубокорой формы изменяется незначительно, в то время как у гладкокорой формы возрастает более чем в 2 раза. Ромбовидно-трещиноватая форма также занимает промежуточное положение — потребление химических элементов данной формой изменяется в связи со сменой условий загрязнения почв.
У разных форм березы повислой, в зависимости от условий местопроизрастания, сильно изменяется потребление практически всех макро-
я оЪ
fct о
о 2 О £
4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0
I
ПП-1 ПП-2 а
il
ПП-1 ПП-2 б
I I
ПП-1 ПП-2
Рис. 2. Содержание микроэлементов, в листьях березы повислой различных форм по степени выраженности коры в пределах разных пробных площадей, мг/кг: а — гладкокорая; б — ромбовидно-трещиноватая; в — грубокорая Fig. 2. The content of micronutrients in birch leaves of various forms according to the bark degree within different test areas, mg / kg: a — smooth bark; б — rhomboid-fissured; в — coarse bark
элементов (в пересчете на оксиды), кроме оксида марганца. Грубокорая форма потребляет больше всего марганца (МпО) вне зависимости от условий местопроизрастания. Ромбовидно-трещиноватая форма потребляет меньше всего, а гладко-корая форма занимает промежуточное положение.
Потребление цинка (2п0) в условиях аэротехногенного загрязнения у всех форм снижается, а оксидов натрия, алюминия, хлора, титана (в пересчете на оксиды) снижается в условиях аэротехногенного загрязнения только у грубоко-рой формы березы. У ромбовидно-трещиноватой формы в условиях загрязненных почв происходит снижение потребления оксидов бария, кобальта, вольфрама, стронция. У гладкокорой формы в условиях повышенного загрязнения усиливается потребление оксидов кремния, вольфрама, алюминия и элемента хлора. Однако при увеличении потребления оксида стронция у грубокорой формы и понижении потребления у ромбовидно-трещиноватой гладкокорая форма отличается одинаковым его потреблением вне зависимости от условий местопроизрастания.
Исходя из полученных результатов можно сделать вывод, что каждая форма реагирует по-своему на аэротехногенное загрязнение. У грубокорой формы березы потребление микроэлементов в листьях снижается, в то время как у гладкокорой и ромбовидно-трещиноватой форм — возрастает, особенно заметно (в 3 раза) у березы с гладкой корой.
Выводы
Формы березы по степени выраженности коры отличаются дифференцированным накоплением макро- и микроэлементов в листьях.
Соотношение потребления и закрепления в листовом аппарате макроэлементов достаточно устойчиво и не зависит от загрязненности почв.
Имеется заметная выраженность особенностей количественного потребления отдельных макроэлементов. В относительно чистых условиях местопроизрастания наибольшим потреблением макроэлементов отличается ромбовидно-трещиноватая форма березы. Однако в условиях аэротехногенного загрязнения она больше гладко-корой и грубокорой форм снижает потребление химических элементов из ряда макроэлементов. В этих условиях приоритет по накоплению макроэлементов имеет грубокорая форма березы, ромбовидно-трещиноватая — отличается большей стабильностью в накоплении отдельных макроэлементов в различных по загрязненности условиях местопроизрастания.
В условно чистых условиях местопроизрастания накопление микроэлементов в листьях разных форм березы различается незначительно, но все же больше (на 20 %) макроэлементов накапливает в листьях ромбовидно-трещиноватая форма березы. При произрастании в условиях повышенного загрязнения ряд распределения форм изменяется и проявляются их особенности накопления. Приоритет по накоплению микроэлементов имеет гладкокорая форма березы повислой, которая усиливает потребление микроэлементов в 3 раза. Ромбовидно-трещиноватая форма березы реагирует на загрязнение меньше — содержание в листьях увеличивается в 1,5 раза. Интересно то, что грубокорая форма березы практически не изменяет метаболизм потребления микроэлементов в листьях.
Полученные результаты свидетельствуют о приоритете использования различных форм березы в озеленительных посадках и технологиях ухода за территориями. При использовании в озеленительных посадках красивой гладкокорой формы березы возрастает возможность дополнительного загрязнения почв микроэлементами-загрязнителями с опавшей листвой. Это требует их тщательной уборки и вывоза из городских поселений. В местах повышенного аэротехногенного и почвенного загрязнения приоритет следует отдавать высаживанию грубокорой формы березы со сниженным накоплением микроэлементов в листьях.
Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования научным оборудованием «Арктика» Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.
Список литературы
[1] Протасова Н.А., Беляев А.Б. Химические элементы в жизни растений // Соровский образовательный журнал, 2001. № 3. С. 25- 32.
[2] Бухарина И.Л., Двоеглазова А.А. Биоэкологические особенности травянистых и древесных растений в городских насаждениях. Ижевск: Удмуртский университет, 2010. 184 с.
[3] Завьялов К.Е. Морфология и химический состав листьев опытных культур березы повислой (Betula pendula Roth) в условиях магнезитового загрязнения // Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2013. № 3(41). С. 230-232.
[4] Kosiorek M, Modrzewska B, Wyszkowski M. Levels of selected trace elements in Scots pine (Pinus sylvestris L.), silver birch (Betula pendula L.), and Norway maple (Acer platanoides L.) in an urbanized environment // Environ. Monit. Assess, 2016, no. 188(10), p. 598.
[5] Диярова Э.Р., Гиниятуллин Р.Х., Кулагин А.А. Содержание металлов в древесных растениях, произрастающих на отвалах Учалинского горно-обогатительного комбината Республики Башкортостан // Вестник Оренбургского государственного университета, 2009. № 6. С. 118-120.
[6] Гагарская Н.К., Чернова Е.Н. Экологический мониторинг элементного состава лесной растительности и морфофункционального состояния мелких млекопитающих в посттехногенных экосистемах // Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее. Горно-Алтайск: ГАСУ, 2010. С. 160-163.
[7] Рождественская Т.А., Ельчининова О.А., Пузанов А.В. Элементный химический состав растений Горного Алтая и факторы, его определяющие // Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных территорий: настоящее, прошлое и будущее. Горно-Алтайск: ГАСУ, 2008. С. 110-114.
[8] Петункина Л.О., Сарсацкая А.С. Береза повислая как индикатор качества городской среды // Вестник Кемеровского государственного университета, 2015. № 3(4). С. 68-71.
[9] Franiel I. Development of Betula pendula seedlings growing on the «Silesia Steelworks» dumping grounds in Katowice // Acta Agrophys, 2011, no. 51, p. 51-57.
[10] Zakrzewska M, Klimek B. Trace Element Concentrations in Tree Leaves and Lichen Collected Along a Metal Pollution Gradient Near Olkusz (Southern Poland) // Bull. Environ. Contam. Toxicol, 2017, no. 100(2), pp. 245-249.
[11] Байкалова Т.В., Байкалов П.С., Коротченко И.С. Содержание тяжелых металлов в почвенном покрове, листьях березы под воздействием промышленности г. Красноярска // Вестник КрасГАУ, 2017. №5. С. 123-130.
[12] Sawidis T., Breuste J., Mitrovic M., Pavlovic P., Tsigaridas K. Trees as bioindicator of heavy metal pollution in three European cities // Environmental Pollution, 2011, no. 159, pp. 3560-3570.
[13] Frankowski M. Aluminum uptake and migration from the soil compartment into Betula pendula for two different environments: a polluted and environmentally protected area of Poland // Environ. Sci. Pollut. Res. Int., 2015, no. 23(2), pp. 1398-1407.
[14] Kull O., Tulva I., Vapaavuori E. Influence of elevated CO2 and O3 on Betula pendula Roth crown structure // Ann. Bot., 2003, no. 91(5), pp. 559-569.
[15] Тараканов В.В., Милютин Л.И., Куценогий К.П., Ковальская Г.А., Игнатьев Л.А., Самсонова А.Е. Элементный состав хвои в разных клонах сосны обыкновенной // Лесоведение, 2007. № 1. С. 28-35.
[16] Коновалов В.Ф., Янбаев Ю.А., Галеев Э.И., Дунюшкин Е.В. Плюсовая селекция березы повислой в республике Башкортостан: итоги и перспективы развития // Аграрная Россия. Материалы Междунар. науч.-практ. конф.
«Актуальные проблемы дендроэкологии и адаптации растений», посвященной 80-летию со дня рождения проф. Ю.З. Кулагина, 2009. № Б2. С. 140-141.
[17] Яблоков А.С. Селекция древесных пород. М.: Сельхо-зиздат, 1962. 487 с.
[18] Попова Л.Ф. Химическое загрязнение урбоэкосистемы Архангельска. Архангельск: САФУ, 2014. 231 с.
[19] Касимов Н.С., Власов Д.В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вестник МГУ. Сер. 5. География, 2015. № 2. С. 7-17.
Сведения об авторах
Волова Алена Викторовна — аспирант кафедры лесоводства и лесоустройства Высшей школы естественных наук и технологий Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова, [email protected]
Наквасина Елена Николаевна — д-р с.-х. наук, профессор кафедры лесоводства и лесоустройства Высшей школы естественных наук и технологий Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова, Почетный работник ВПО РФ, [email protected]
Поступила в редакцию 13.06.2019.
Принята к публикации 30.09.2019.
MACRO AND MICRONUTRIENTS CONTENTS IN BIRCH LEAVES (BETULA PENDULA ROTH.) OF DIFFERENT FORM
A.V. Volova, E.N. Nakvasina
Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, 17, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 163002, Arkhangelsk, Russia
In terms of man-made pollution, there are changes in the absorption of nutrients by woody plants, which affects the chemical composition of the assimilating organs. With regard to birch it is interesting to study the characteristics of chemical elements consumption of its various forms and their selection for use, for example, in planting urban environment. The main forming feature of the birch is the ratio of the trunks with the fractured bark of different configurations and sizes with smooth birch bark. We have compared the content of chemical elements belonging to the groups of macro-and microelements in the leaves of different forms of birch growing in areas with different levels of soil pollution. The study was conducted on the territory of the city of Arkhangelsk, where the trees of each studied form were identified, namely smooth-bark, diamond-fractured and rough-bark, were selected based on the descriptions by A.S. Yablokov. The 2 sample areas, which are in the same lighting conditions, have the soil of a sandy loam arabinose. The differences in the characteristics of the facilities were in soil contamination associated with aerotechnogenic emissions from the transport load, the first PP is located distantly from the traffic flows, the second PP is in place with a high transport load. The study showed that the forms of birch bark differ in the degree of severity of a certain differentiation in the accumulation of macro-and microelements in the leaves. Diamond-fractured form birch is different and more stable in the accumulation of certain macronutrients in different contamination conditions of the habitat. The priority for the accumulation of trace elements has a smooth form of birch, which increases the consumption of trace elements 3 times. Rhomboid-fractured form of birch reacts to pollution less, the content in the leaves increases by 1,5 times. The rough-edged form of birch practically does not change the metabolism of trace elements consumption in the leaves. Keywords: birch bark shapes, elements, trace elements, leaves
Suggested citation: Volova A.V., Nakvasina E.N. Soderzhanie makro- i mikroelementov v list'yakh berezy (Betula pendula Roth.) razlichnykh form [Macro and micronutrients contents in birch leaves (Betula рendula Roth.) of different form]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2019, vol. 23, no. 6, pp. 5-12. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-6-5-12
References
[1] Protasova N.A., Belyaev A.B. Khimicheskie elementy v zhizni rasteniy [Chemical elements in plant life]. Sorovskiy obrazovatel'nyy zhurnal [Soros Educational Journal], 2001, no. 3, pp. 25-32.
[2] Bukharina I.L., Dvoeglazova A.A. Bioekologicheskie osobennosti travyanistykh i drevesnykh rasteniy v gorodskikh nasazhdeniyakh [Bioecological features of herbaceous and woody plants in urban plantations]. Izhevsk: Udmurtskiy universitet [Udmurt State University], 2010, 184 p.
[3] Zav'yalov K.E. Morfologiya i khimicheskiy sostav list'ev opytnykh kul 'tur berezy povisloy (Betula Pendula Roth) v usloviyakh magnezitovogo zagryazneniya [The morphology and chemical composition of the leaves of the experimental cultures of silver birch (Betula Pendula Roth) in terms of the magnesite contamination]. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Izvestia Orenburg State Agrarian University], 2013, no. 3(41), pp. 230-232.
[4] Kosiorek M, Modrzewska B, Wyszkowski M. Levels of selected trace elements in Scots pine (Pinus sylvestris L.), silver birch (Betula pendula L.), and Norway maple (Acer platanoides L.) in an urbanized environment. Environ. Monit. Assess, 2016, no. 188(10), p. 598.
[5] Diyarova E.R., Giniyatullin R.Kh., Kulagin A.A. Soderzhanie metallov v drevesnykh rasteniyakh, proizrastayushchikh na otvalakh Uchalinskogo gorno-obogatitel'nogo kombinata Respubliki Bashkortostan [The content of metals in wood plants growing on the dumps of the Uchalinsky mining and processing plant of the Republic of Bashkortostan]. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Orenburg State University Bulletin], 2009, no. 6, pp. 118-120.
[6] Gagarskaya N.K., Chernova E.N. Ekologicheskiy monitoring elementnogo sostava lesnoy rastitel'nosti i morfofunktsional'nogo sostoyaniya melkikh mlekopitayushchikh vposttekhnogennykh ekosistemakh [Ecological monitoring of elemental composition of forest vegetation and morphofunctional state of small mammals in post-technogenic ecosystems]. Bioraznoobrazie, problemy ekologii Gornogo Altaya i sopredel'nykh regionov: nastoyashchee, proshloe, budushchee [Biodiversity, problems of ecology of the Altai mountains and adjacent regions: present, past, future]. Gorno-Altaysk: GASU, 2010, pp. 160-163.
[7] Rozhdestvenskaya T.A., El'chininova O.A., Puzanov A.V. Elementnyy khimicheskiy sostav rasteniy Gornogo Altaya i faktory, ego opredelyayushchie [Elemental chemical composition of plants of The Altai mountains and its determinants]. Materialy mezhdunarodnoy konferencii «Bioraznoobrazie, problemy ekologii Gornogo Altaya i sopredel'nykh territoriy: nastoyashchee, proshloe i budushchee» [Processing of the International conference «Biodiversity, problems of ecology of the Altai mountains and adjacent regions: present, past, future»]. Gorno-Altaysk: GASU, 2008, pp. 110-114.
[8] Petunkina L.O., Sarsatskaya A.S. Berezapovislaya kak indikator kachestva gorodskoy sredy [Birch hanging as an indicator of the quality of the urban environment]. Vestnik Kemerovskogo gosudarstvennogo universiteta [Kemerovo State University], 2015, no. 3(4), pp. 68-71.
[9] Franiel I. Development of Betula pendula seedlings growing on the «Silesia Steelworks» dumping grounds in Katowice // Acta Agrophys, 2011, no. 51, p. 51-57.
[10] Zakrzewska M, Klimek B. Trace Element Concentrations in Tree Leaves and Lichen Collected Along a Metal Pollution Gradient Near Olkusz (Southern Poland) // Bull. Environ. Contam. Toxicol, 2017, no. 100(2), pp. 245-249.
[11] Baykalova T.V., Baykalov P.S., Korotchenko I.S. Soderzhanie tyazhelykh metallov v pochvennom pokrove, list'yakh berezy pod vozdeystviem promyshlennosti g. Krasnoyarska [The content of heavy metals in the soil, birch leaves under the influence of industry in Krasnoyarsk]. Vestnik KrasGAU [Krasnoyarsk State Agrarian University Bulletin], 2017, no. 5, pp. 123-130.
[12] Sawidis T., Breuste J., Mitrovic M., Pavlovic P., Tsigaridas K. Trees as bioindicator of heavy metal pollution in three European cities // Environmental Pollution, 2011, no. 159, pp. 3560-3570.
[13] Frankowski M. Aluminum uptake and migration from the soil compartment into Betula pendula for two different environments: a polluted and environmentally protected area of Poland // Environ. Sci. Pollut. Res. Int., 2015, no. 23(2), pp. 1398-1407.
[14] Kull O., Tulva I., Vapaavuori E. Influence of elevated CO2 and O3 on Betula pendula Roth crown structure // Ann. Bot., 2003, no. 91(5), pp. 559-569.
[15] Tarakanov V.V., Milyutin L.I., Kutsenogiy K.P., Koval'skaya G.A., Ignat'ev L.A., Samsonova A.E. Elementnyy sostav khvoi v raznykh klonakh sosny obyknovennoy [Elemental composition of needles in different clones of Scots pine] Lesovedenie [Forestry], 2007, no. 1, pp. 28-35.
[16] Konovalov V.F., Yanbaev Yu.A., Galeev E.I., Dunyushkim E.V. Plyusovaya selektsiya berezy povisloy v respublike Bashkortostan: itogi i perspektivy razvitiya [Positive selection of birch in the Republic of Bashkortostan: results and prospects]. Agrarnaya Rossiya, spets. vypusk: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Aktual'nye problemy dendroekologii i adaptatsii rasteniy», posvyashchennoy 80-letiyu so dnya rozhdeniya professora Y.Z. Kulagina. [Agriculture Russia, special edition: Processing of the International Scientific and Practical Conference «Actual problems of dendroecology and plant adaptation», dedicated to the 80th anniversary of the birth of Professor Y.Z. Kulagin], 2009, no. S2, pp. 140-141.
[17] Yablokov A.S. Selekciya drevesnyhporod [Selection of wood species]. Moscow: Sel'hozizdat, 1962, 487 p.
[18] Popova L.F. Khimicheskoe zagryaznenie urboekosistemy Arkhangel'ska [Chemical pollution of the urban ecosystem of Arkhangelsk]. Arkhangelsk: NArFU 2014, 231 p.
[19] Kasimov N.S., Vlasov D.V. Klarki khimicheskikh elementov kak etalony sravneniya v ekogeokhimii [Clarks of chemical elements as reference standards in ecogeochemistry]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 5, Geografiya [Moscow University Bulletin. Episode 5, Geography], 2015, no. 2, pp. 7-17.
Authors' information
Volova Alena Viktorovna — Pg. Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, [email protected]
Nakvasina Elena Nikolaevna — Dr. Sci. (Agriculture), Professor of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, [email protected]
Received 13.06.2019. Accepted for publication 30.09.2019.
