CC BY
32
АЁЁВГЁА ОЁВ^ ГА ГА в I N0, ВАдАЁОЁА Ё То I АСЁОЁА Г I N00 ВВ I А I Ё Т0А Г ЁОи А дААЁЙЁ! I ЙОЁ Ю N I ААо^А Г ЁВ ЁАА1ЁВ А Т IхАА
Ё-Ё. йабааеГа, Ё.Т. 1 аёабТаа,
Г.Ё. ЙеаТбаГеТаа, А.А. йеааоТаа
А ЭааТоа опоаТТаёаТТ, +оТ УЭёТаТаТеа оёЭёТТа пТежаао оТёпе+апёТа ааёпоаёа айпТ-ёёо ёТТоаТоЭаоёё ёаа!ёу Та даЭПаО|э ГЭТаоёоёаТтои. УоТ 'ЭТёпОТаёёТ а Эадоёи-оаоа Оёо+0аТёу опёТаёё УЭТёдЭапоаТёу 'ейТёой, ТаОпёТаёаТ ТТа аТёьюаё даёёааёТё оааоТ+Гйо да+аоёТа Та VI уоаУа ТЗааТТааТада ё аёёуТёа! Та бТотёТоаоё+апёО|э аауоаёиТТпои 'ейТёой. АйпТёёа ёТТоаТоЭаоёё ёаа1ёу Тёадйааёё ТоЭёОаоаёиТТа ааёпоаёа Та 'ЭТоаппй УТпооУёаТёу адТоа а ЭапоаТёу 'ейТёой, а Эадоёиоаоа аадТЭаа-Тёдаоёё УЭТоаппТа ШёТйаТёу ё оЭат'мЭоа уёаТаТоТа, ТаОпёТаёаТ ТТа аёпааёатП уёаШоТа ТёТаЭаёиТТаТ УёоаТёу, ТоЭёоаоаёиТТ аёёу|эйёО Та пёТоад ё бОТёоёё Эадёё+-Тйо ТЭааТё+апёёО пТааёТаТёё. 1Эё1аТаТёа оёЭёТТа оааёё+ёааёТ пТааЭжаТёа ТайааТ ё ааёёТаТаТ адТоа а даЭТа ё пТёжаёТ ёТТоаТоЭаоёЬ ёаа!ёу а ЭапоаТёуо 'ейТёой.
В настоящее время неотъемлемой частью комплекса проблем, связанных с охраной окружающей среды, является необходимость изучения токсического действия тяжелых металлов, закономерностей их поступления и накопления в растениях. Основным механизмом снижения токсического действия тяжелых металлов в растениях является инактивация их высокими концентрациями метаболически важных белков и других макромолекул, выполняющих каталитические или регуляторные функции [3; 6]. К таким веществам можно отнести фенольные соединения, в частности оксикоричные кислоты, которые могут проявлять антиоксидантную активность за счет связывания ионов тяжелых металлов в устойчивые комплексы [5]. Поскольку действующим веществом циркона является смесь гидроксикоричных кислот, можно говорить
о его влиянии на многие ферменты растений (рост растений усиливается). Подобный эффект действия наблюдался у различных культур [7].
Для изучения влияния циркона в случае высокого содержания в почве кадмия был проведен вегетационный опыт в условиях естественного фотопериода, температуры и освещенности в вегетационном домике кафедры агрохимии РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева. Закладка опытов осуществлялась по методике З. И. Журбицкого [4]. Растения пшеницы «лада» выращивались в вегетационных сосудах типа Вагнера, вмещающих 5 кг сухой почвы. Использовали дерново-подзолистую, среднесуглинистую почву с агрохи-Йабёу «АёТёТаёч-йпёёй Гаоёё»
мической характеристикой: pH (КС1) 6,4; Нг 1,29 мг — экв / 100 г почвы (по Каппену), Й 20,8 мг — экв / 100 г почвы (по Каппену— Гильковицу); V 94,0 %. Содержание гумуса составляло 1,7 % (по Тюрину), общего азота — 0,12 % (по Къельдалю), N щ. г. — 17,0 мг / кг (по Корнфилду) (I класс). Почва хорошо обеспечена подвижными формами фосфора 270 мг / кг (V класс), обменного калия — 300 мг / кг (VI класс) (по Кирсанову). Содержание кадмия составляло 0,18 мг / кг почвы.
Перед посевом в почву вносили питательные элементы в виде водных растворов солей N^N0^ КН2Р04 и КС1 из расчета 150 мг / кг каждого элемента. В опыте создавали различные уровни содержания кадмия в почве путем внесения при закладке опытов раствора соли Сё^03)2 Н2О из расчета 5 и 50 мг Сё на 1 кг почвы. Контролем служил вариант без внесения кадмия в почву.
В эксперименте изучали различные способы применения циркона: предпосевная обработка семян (ПОС) и опрыскивание вегетирующих растений (ОВР). Препарат применяли в виде раствора 1мл / 10 л воды. Намачивание осуществлялось в течение 10 ч. Опрыскивание — раствором препарата в той же концентрации 2 раза в течение вегетационного периода на V—VI этапах органогенеза. Контролем служили семена, обработанные водой.
В течение вегетационного периода проводили морфофизиологический контроль, а также изучали динамику накопления биомассы растениями яровой пшеницы. После уборки урожая в опытах определяли структуру
урожая, структуру биомассы, продуктивность, а также химический состав зерна и соломы яровой пшеницы.
Создавались оптимальные условия водо-обеспечения путем полива сосудов по весу до 70 % ППВ. По 30 набухших семян помещали в каждый сосуд с последующим прореживанием в вегетационных опытах до 15 шт. в фазу кущения. Опыты проводили в четырехкратной повторности.
Проведенные нами исследования позволили установить, что увеличение содержания кадмия в почве приводило к снижению массы зерна и соломы. Отмечались резкое замедление роста главного побега и снижение ассимиляционной поверхности растений при высокой концентрации кадмия в почве, что обусловило ингибирование процессов фотосинтеза. Следовательно, можно сделать заключение, что лишь высокие концентрации кадмия оказывают отрицательное влияние на рост и развитие растений. Аналогичные закономерности получены в опытах с различными культурами [8].
В результате эксперимента выявлено, что при воздействии высоких концентраций кадмия в почве снижалась продуктивность пшеницы в результате нарушения процессов закладки цветков на конусе нарастания, что выразилось в уменьшении их числа почти в
Влияние циркона на
1,4 раза (табл.). При этом существенно (на 10 %) уменьшалась доля реализации цветков в зерна и количество колосков в колосе (на 15 %), что определило снижение числа зерен в колосе более чем в два раза, массы
1 000 зерен — в 1,4 раза. Это, возможно, связано с нарушением гормонального баланса растений.
Применение регулятора роста способствовало улучшению условий формирования и реализации элементов продуктивности, что определило сохранение жизнеспособности цветков главного побега, а также озерненно-сти колоса, снижая токсическое действие кадмия на продуктивность пшеницы.
При сравнении влияния различных способов применения циркона в условиях высокого уровня кадмия в почве было установлено, что наиболее эффективное действие на продуктивность пшеницы «лада» оказывало опрыскивание вегетирующих растений (см. табл.), обусловленное большей закладкой цветочных зачатков на IV этапе органогенеза. Растения, обработанные цирконом, опережали контрольные варианты по темпам роста и накоплению биомассы, способствуя увеличению ассимиляционной поверхности главных и боковых побегов (рис.), а также снижению токсического эффекта кадмия в процессах биосинтеза хлорофилла.
Таблица
продуктивность пшеницы «лада» в зависимости от содержания кадмия в почве
АаЭёаТой 1 'йоа К|ёё+апоа1 оааоё1а (VI уоа ' ), 0о. 1 аппа, а / Эапо. 1 аппа 1 000 даЭа Т, а
а|да ёаа1ёу, 1а / ёа 'Т+ай УЭёТаТаТёа оёЭёТТа даЭТ 1 п1ё!1а
0 ёТТоЭТёи 100 0,41 0,88 26,0
5 90 0,39 1,02 23,2
50 72 0,31 0,70 19,4
0 тав 105 0,52 0,84 29,4
5 94 0,74 1,17 49,1
50 80 0,64 1,14 36,9
0 Т Т N 110 0,50 0,77 28,8
5 94 0,52 0,99 33,1
50 78 0,43 1,04 33,1
Г 1\1в05а/а- м 4/3 0,10 / 0,08 0,07 / 0,05 6,2 / 4,3
Примечание: фактор А — для кадмия, фактор В — для циркона, АВ — взаимодействие факторов.
208 ААЯОГЁЁ 1 ТбаТапёТаТ бГёаабпёоаоа | 2009 | 1 1
В Фаза выхода в трубу □ Фаза молочной спелости
Способ применения циркона Доза кадмия, мг / кг почвы
Рисунок
Влияние циркона на массу и площадь ассимиляционной поверхности растений пшеницы «лада» в зависимости от содержания кадмия в почве
Результаты наших исследований свидетельствуют, что высокое содержание кадмия в почве способствует избыточному накоплению его в растениях.
Нами было выявлено отрицательное действие кадмия на процессы поступления азота в растения пшеницы, что являлось, вероятно, результатом дезорганизации процессов поглощения и транспорта элементов [1; 2; 9; 10].
Применение циркона значительно увеличивало содержание общего и белкового азота в зерне при обоих уровнях содержания кадмия в почве. Циркон оказывал положительное действие на синтез общего и белкового азота, вероятно, за счет ингибирующего действия на процессы поступления кадмия в растение. Вероятно, циркон оказывал антиокси-дантное воздействие на растения в условиях высокого содержания кадмия за счет снижения свободно-радикальных процессов, в результате образования устойчивых комплексов с кадмием [5], что способствовало увеличению продуктивности пшеницы «лада».
Установлено, что применение циркона снижало токсическое действие высоких концентраций кадмия на зерновую продуктивность в результате улучшения условий произрастания пшеницы, обусловленного большей закладкой цветочных зачатков на VI этапе органогенеза и влиянием на фотосинтети-ческую деятельность культуры. Растения,
обработанные цирконом, опережали по темпам роста и накоплению биомассы, площади ассимиляционной поверхности как главные, так и боковые побеги, а также по содержанию хлорофилла. Наибольшая эффективность получена при использовании опрыскивания вегетирующих растений.
Выявлено значительное увеличение содержания кадмия в урожае пшеницы, полученном в вариантах с избыточным содержанием элемента в почве. При использовании циркона прослеживалась защитная функция препарата, проявляющаяся в торможении процессов поступления тяжелых металлов в надземные органы.
Высокие концентрации кадмия оказывали отрицательное действие на процессы поступления азота в растениях пшеницы в результате дезорганизации процессов поглощения и транспорта элементов, вызванной дисбалансом элементов минерального питания, отрицательно влияющих на синтез и функции различных органических соединений. Применение циркона увеличивало содержание общего и белкового азота в зерне и снижало концентрацию кадмия в растениях пшеницы, что связано с антиоксидантной активностью действующего вещества, которая может выражаться в связывании катионов тяжелых металлов, в частности кадмия, в устойчивые комплексы.
АЁАЁЁIАВАОЁхАМЁЁЁИТЁИIЁ
1. Волошин Е. И. Аккумуляция кадмия и свинца в почвах и растениях / Е. И. Волошин // Агрохим. вестн. — 2000. — № 3. — С. 23—26.
АйЭёу «АеТёТае^апеёа Гаоеё»
209
2. Гармаш Н. Ю. Эколого-агрохимическое обоснование управления качеством растениеводческой продукции при различных факторах антропогенного воздействия на почву: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. — М. — 2006.
3. Евдокимова Т. В. Изменение углеводного и фосфорного обмена в растениях кукурузы в условиях загрязнения почв кадмием / Т. В. Евдокимова, Е. В. Морачевская, В. Г. Минеев // Докл. РАСХН. — 2001. — № 2. — С. 20—22.
4. Журбицкий З. И. Теория и практика вегетационного метода / З. И. Журбицкий. — М. : Наука, 1968. — 266 с.
5. Малеванная Н. Н. Препарат циркон — иммуномодулятор нового типа / Н. Н. Малеванная // Тез. докл. науч.-практ. конф. «Применение препарата циркон в производстве сельскохозяйственной продукции». — М., 2004. — С. 17—20.
6. Панин М. С. Аккумуляция тяжелых металлов растениями Семипалатинского Прииртышья / М. С. Панин. — Семипалатинск : ГУ «Семей», 1999. — 309 с.
7. Прусакова Л. Д. Применение брассиностероидов в экстремальных условиях / Л. Д. Прусако-ва, С. И. Чижова // Агрохимия. — 2005. — № 7. — С. 87—94.
8. Титов А. Ф. Влияние высоких концентраций кадмия на ранних этапах онтогенеза / А. Ф. Титов, Г. Ф. Лайдинен, Н. М. Казнина // Агрохимия. — 2002. — № 9. — С. 61—65.
9. Черных Н. А. Изменение содержания ряда химических элементов в растениях под действием различных количеств тяжелых металлов в почве / Н. А. Черных // Агрохимия. — 1991. — № 3. — С.
10. Черных Н. А. Нормирование загрязнения почв тяжелыми металлами / Н. А. Черных // Агрохимия. — 1995. — № 6. — С. 71—80.
Поступила 22.12.08.
ТАвАеёйГ іА 1ЕЁЙЁАГёА ЁЁ1ЁА1А А ОЕАГВО ВАЙОАГЁЁ ЕбЕОвОди Ё В^Ё Ї ВЁ ААЁЙОАЁЁ Ё1 Г іА ОЁГ ЕА*
1 .А.Моаїама, А. А- АаёТаобеГ,
О. А. ЇаГиееГа, А. N. ЁбёаоёёГ
А ЇТаааао ё ёТЭТуо 7-аТааТйо ЭапоаТёё ёоёоЭодй ё Эжё п'Эаааёуёё ёТоаТпёа-ГТпои 'ГаЭаёёПТТаТ ТёёпёаГёу ёё'ёаТа (ТТЁ) ЇТа ааёПоаёа! оёГёа. АауаёаП, . -км аёу ЇТаааТа ЭапоаТёё апои Їбуїау дааёПёТТпои ёТОаТПёаТТПоё ЇбТоапПТа I Т Ё То ёТТоаТоЭаоёё Таоаёёа, Та ёТоТЭТё ааЭайёааёти ЭапоаТёа. Аёу 'ГЭТЭтоёТа ёоёоЭо-да ёТТоаТоЭаОёу 10 мТёи / ё Тёадаёапи ёаоаёиТТё ё ЭапоаТёу Та ааЭТпёё. А ёТЭ-Туо ёдТаТаТёу I Т Ё аТёаа дТа-ёоаёиТа, -а! а ёёпоиуо. АТдТТжТТ, ёТЭТё ЭаааёЭо^о ётоатпёатаа ёд-да оТаТ, -оТ оёТё аТёаа апааТ аёёо тёёЭоаопу а паТаТао ё ёТЭТуо.
Растительные организмы в природных условиях часто подвергаются воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Способность растений сопротивляться экстремальным условиям произрастания, приспосабливаться к ним и сохранять при
этом жизненный потенциал является одним из определяющих условий существования растений и зависит от возможности реализовать защитно-приспособительные механизмы, т. е. адаптироваться к разнообразным стрессовым воздействиям [5].
* Исследование выполнено при поддержке Федерального агентства по образованию (АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы», проект 2.1.1/624).
210 ААЯОГЁЁ 1 ТбаТапёТаТ бТёаабпёЬаоа | 2009 | 1
