CC BY
57
УДК 581.[144.2+524+55] Ст. наук. ствроб. О.1. Величко,
канд. бюл. наук - Львiвський НУ iM. 1вана Франка
ВМ1СТ Н1ТРАТНОГО АЗОТУ В ГРУНТ1 ТА ОРГАНАХ РОСЛИН СО1 ЗА УМОВ ЗАБРУДНЕННЯ ГРУНТУ НАФТОЮ
Дослщжено, що забруднення нафтою призводить до зростання вмюту штратно-го азоту в Груш! На тлi нагромадження нпрапв у нафтозабрудненому rpунтi вщбу-ваеться збiльшення 1х вмiсту у коренях рослин со1. ОбГрунтовано доцiльнiсть засто-сування мiнеpaльного азоту з метою шдживлення со! та активаци деструкцп нафти у забрудненому Гpунтi.
Ключовг слова: нафтозабруднений Грунт, штратний азот, рослини со!.
Сучасний р1вень цивЫзацп та технологш немислимий без нафтово! промисловосп. Проте, попри забезпечення енергетичних потреб, процес видо-бування нафти, як, впм, i транспортування та перероблення, е джерелом пос-тшного забруднення природного середовища. Особливо небезпечним е пот-рапляння нафти й нафтопродуклв у Грунти, оскшьки останш, зазнаючи нафто-вого забруднення, деградують, що, своею чергою, перешкоджае виконанню ними функцп геохiмiчноl оболонки Земль Нaспpaвдi, вiдновлення нафтозаб-руднених Груплв е однiею з надзвичайно актуальних проблем сьогодення. З метою li виpiшення ведуть активний пошук мехашчних (pекультивaцiйних) та бiологiчних вiдновлювaльних технологш. Бiологiчнi вiдновлювaльнi методи Грунтуються на використанш мiкpооpгaнiзмiв, здатних розкладати вуглеводш нафти, або ж - на застосуванш поверхнево-активних речовин мiкpобного по-ходження (бiоПАР, бiосуpфaктaнтiв) - продукпв синтезу нафтоокисних бакте-piй, мехашзм дil яких полягае в десорбцп та солюбiлiзaцil вуглеводнiв, а та-кож - у стимуляцil активносп мiкpооpгaнiзмiв-дестpуктоpiв нафти [Wei, Mather, Fotheringham, 2005]. Ефективними бiологiчними методами вщновлення нафтозабруднених Гpунтiв е також фiтоpемедiaцiйнi технологil, що передбача-ють використання вищих рослин, здатних покращувати фiзико-хiмiчнi власти-востi забрудненого Грунту i цим самим сприяти деструкцшнш aктивностi вiд-повiдних мiкpооpгaнiзмiв [Деклар. патент на винaхiд, 2006].
Деструкцп вуглеводнiв нафти у Гpунтi можна досягти також завдяки використанню мшеральних добрив. Дослiджено, що внесення мшерального азоту пiдвищуе бiохiмiчну й мжробюлопчну aктивнiсть нафтозабрудненого Грунту (зростання штенсивносп дихання, коефiцiентa мiнеpaлiзaцil, актив-носп низки феpментiв й iн.), й у такий спошб сприяе деструкцп нафти й наф-топpодуктiв [Тишкша, Кipеевa, 1985]. Наприклад, у наявних рекультива-цiйних технологiях для окислення 1 г нафти рекомендують вносити 80 мг азоту i 8 мг фосфору [Ильинский и др., 1991]. Якщо ж тдживлення азотом застосовують шд бобовi культури, то, вщомо, що перевищення певного piвня мiнеpaльного азоту у Гpунтi шпбуе piст i розвиток, а також - властиву бобо-вим рослинам здатшсть до симбiотичного зв'язування азоту атмосфери [Коць, Ничик, Старченко, 1990]. Але для дослщжень обрано саме представ-ника бобових - рослини со!, оскшьки попередшми експериментами доведено !хню стiйкiсть до умов нафтозабрудненого Грунту [Величко, Сокол, Терек, 2009; Величко, Терек, 2011]. Тому щкавим видаеться питання щодо кшькос-
тей мтерального азоту, KOTpi б забезпечували ттенсифжащю процесiв дес-трукцiï нафти, не пригтчуючи симбiотичноï азотфiксувальноï дiяльностi у нафтозабрудненому rрунтi. Для з'ясування цього питання основним завдан-ням було проаналiзувати, яким е вмiст азоту у Грунт пiсля забруднення наф-тою, а також - якими за цих умов е особливост нагромадження нiтратiв у ко-ренях та надземнш масi бобових рослин.
Визначали кiлькiсть нiтратного азоту [Починок, 1976] у листках i ко-ренях œï та у Грунтг Грунт (по 6 кг) вмiщували у ящики, площа яких стано-вила 0,5 м2, пiсля чого вносили сиру нафту у кшькостях 5 та 8 %. Контролем вважали Грунт без нафти. У тдготовлений Грунт висiвали зволожене упро-довж трьох дiб (до моменту накльовування) насiння соï щетинистоï (Glicine hispida Maxim), токульоване культурою бульбочковоï бактерiï Bradyrhizobi-um japonicum. Симбюнт соï B. japonicum отримано iз колекцiï Rhizobium 1н-ституту фiзiологiï рослин i генетики НАН Украши. Для аналiзу використову-вали рослини œï у фазi трьох справжтх листкiв (26-добовi рослини).
Вiдомо, що серед наслiдкiв забруднення Грунту нафтою - його стiйка гiдрофобiзацiя, засолешсть, зниження аерованостi, нагромадження токсичних елеменпв та iн. Проведеними експериментами встановлено нагромадження у забрудненому Грунтi також штрапв (табл. 1).
Табл. 1. Им1ст штратного азоту в нафтозабрудненому rpyiuiii
Вмют нитратного азоту, мг/кг повiтряшо сухого Грунту
Незабруднеший Грунт 246 ± 23,5
5,00 % нафти 276 ± 30,6
8,00 % нафти 350 ± 2у,4
Як представлено у табл. 1, зi зростанням рiвня забруднення Грунту нафтою збшьшуеться i вмют у ньому нiтратного азоту. За наявност 8 % нафти переважання вмюту нiтратiв вiдносно вмюту у незабрудненому Грунтi ста-новить 42 %. На тлi нагромадження нiтратiв у забрудненому Грунтi вщбу-ваеться 1х нагромадження й у органах, а особливо - у коренях рослин со! (табл. 2).
Табл. 2. Вм^т ттратного азоту в органах 26-добових рослин соТза умов нафтозабрудненого Грунту, мг/кг маси сироТречовини
листки 20,4 ± °'6
корешi
ттт
Незабруднений Грунт
37,35
5,00 % нафти
28,1
65,38 :
8,00 % нафти
З табл. 2 видно, що за умов нафтозабрудненого Грунту вщбувалося
збшьшення вмюту нгграпв у органах рослин: навггь за забруднення Грунту
нафтою у кшькосп 5 %, яке призводило до збшьшення ттрапв у Грунтi лише
на 12 % (див. табл. 1), кшьюсть ттратного азоту у коренях 26-добових рослин со! перевищував контрольний рiвень майже удвiчi. При цьому збшьшен-ня кiлькостi нгграпв у листках рослин со! становило близько 30 %. Рiзке зростання кшькосп нiтратного азоту у коренях со! не могло вщбуватися внаслщок фжсацп азоту атмосфери, оскiльки забруднення нафтою пригтчу-
вало формування симбiотичних систем со! з бульбочковими бактерiями [Величко, Терек, 2011]. Причинами нагромадження нiтратiв у коренях со!, найiмовiрнiше, е змiни в транспортуванш та асимшяцп нiтратiв, спричинеш екстремальними умовами нафтозабрудненого Грунту.
Рослини можуть нагромаджувати до 2,5 % вщ маси сухо! речовини вщносно нетоксичних для них нiтратiв [Львiв, 1983]. Це метаболiтний i за-пасний фонд нiтратiв у кштинах. Зi збiльшенням вiку рослин вмют нiтратiв у вакуолях може зменшуватися, що пов'язують з !х перерозподшом, спрямова-ним на збiльшення обсягу метаболiтного фонду, необхiдного для тдтриман-ня на високому рiвнi активносп нiтратредуктази. Вiдомо також, що у бшьшш мiрi активнiсть нiтратредуктази листюв залежить вiд постiйного надходжен-ня екзогенних штрапв з Грунту, шж вiд рiвня нагромадженого фонду у листках. З щею метою у Грунт вносять мшеральний азот. Проте, внесення тдви-щених i високих доз азоту, та ^м цього, несприягливi умови вирощування (недостатнють освiтлення, дефiцит вологи тощо) можуть спричинювати зни-ження синтезу штратредуктази, активацiю неактивного попередника ферменту, зменшення переходу нiтратiв iз пулу збер^ання в метаболiтний та ш., що у пiдсумку призводить до збшьшення вмiсту нiтратiв у вакуолях. У досль дженнях С.Я. Коця зi спiвавторами встановлено, що якщо малi дози азоту (0,25 норми, 30 кг/га) стимулюють процеси росту й розвитку, нагромадження вегетативно! маси, нодуляцшну здатнiсть й азотфiксувальну симбютичну ак-тивнiсть люцерни тощо, то внесення 1,0 i 1,5 норми азоту у вегетацшних дос-лщах та 60 кг/га i 90 кг/га в польових умовах спричинювало зростання кшь-костi нiтратiв у надземнш частинi люцерни до 152,2-202,0 мг/кг сиро! маси, що знижувало !! якiсть [Коць, Михалкiв, 2005].
Вмют штрапв у листках 26-добових рослин со! за умов нафтозабрудненого Грунту (5 %) становив 28,1 мг/кг сиро! маси (табл. 2), тобто був ниж-чим вщ токсичних рiвнiв й далеким до ГДК (гранично допустима концентра-щя штрапв у зеленiй мас трав становить 500 мг/кг). З отриманих даних мож-на зробити висновок про можливють внесення мшерального азоту у нафто-забруднений Грунт, при цьому - як з метою штенсифжацп його бiохiмiчноl й мжробюлопчно! активностi, так, можливо, i з метою стимуляцп процесiв росту со! у нафтозабрудненому Грунтi. Впм, необхiдно ретельно вивчити дози азоту, яю стимулювали б ростовi процеси со! у нафтозабрудненому Грунп, оскiльки, як свiдчать данi лггератури, пiдживлення бобових рослин мшераль-ним азотом часто призводить до неоднозначних наслщюв. Зокрема з'ясовано, що як вщсутшсть, так i надлишок азоту негативно впливають на рiст i розви-ток люцерни [Коць, Михалюв, 2005]. Встановлено, що навiть малi дози азот-них добрив (10 кг/га) шпбують утворення бульбочок на коренях со! та приг-шчують азотфiксувальну активнiсть сформованих симбiозiв [Крику-нець В.М., 1990]. Високi дози азоту, ^м того, можуть блокувати також азот-фiксувальну здатнiсть i Грунтових мiкроорганiзмiв, що надзвичайно негативно позначаеться на азотному баланс Грунту [Старченко, Коць, 1992].
Отож, отримаш результати засвщчили, що внаслщок забруднення нафтою зростае вмiст штратного азоту як у Грунтi, так i в органах рослин со!.
Проте, щ обсяги е далекими до критичних, що дае змогу розглядати можли-вють застосування мiнерального азоту як для тдживлення рослин со! у нафтозабрудненому Грунт, так i для пiдвищення бюхiмiчно! й бюлопчно! актив-ностi забрудненого Грунту з метою штенсифжацп деструкци у ньому вугле-воднiв нафти.
Л1тература
1. Величко О.1. Всисна сила клггин коренiв рослин со! за екстремальних водних умов нафто-забрудненого Грунту / О.1. Величко, О.В. Сокол, О.1. Терек // Вiсник Львiвського уш-верситету. - Сер.: Бiологiчна. - 2009. - Вип. 49. - С. 203-207.
2. Величко О.1. Формування й функцюнування бобово-ризобiального симбюзу со! з Bradyrhizobium japonicum в умовах нафто-забрудненого Грунту / О.1. Величко, О.1. Терек // Матерiали XIII З'!зду ботанiчного товариства, 19-23 вересня 2011 р. - Львiв, 2011. - С. 417.
3. Декларацшний патент на винахвд 16345 Укра!на, МПК (2006) А01В 79 / 00 А01В 79 / 02 (2006.01) А01С 21 / 00. Споаб очищення Грунпв, забруднених нафтою / Н.М. Джура, О.М. Цвшинюк, O.I. Терек. - Опубл. 15.08.06; Бюл. № 8.
4. Ильинский В.В. Азотно-фосфорные удобрения для стимуляции биодеградации нефтяных УВ в морской среде / В.В. Ильинский, М.Н. Семеняко, С.Г. Юферова, Н.Н. Трошина, Т.В. Коронелли // Вестник МГУ. - Сер.: Биологическая. - 1991. - № 2.
5. Коць С.Я. Влияние возрастающих доз азота на интенсивность азотфиксации, усвоение азота и продуктивность люцерны / С.Я. Коць, М.М. Ничик, Е.П. Старченко // Агрохимия. - 1990. - № 6. - С. 11-17.
6. Крикунець В.М. Отзывчивость сои на малые дозы азота в связи с эффективностью ее симбиоза с клубеньковыми бактериями / В.М. Крикунець // Физиология и биохимия культ. Растений. - 1990. - Вип. 22, № 2. - С. 118-126.
7. Львов Н.П. Нитрогеназа: структура и условия функционирования / Н.П. Львов // Молекулярные механизмы усвоения азота. - М. : Изд-во "Наука", 1983. - С. 34-52.
8. Починок Х.Н. Методы биохимического анализа растений / Х.Н. Починок. - К. : Вид-во "Наук. думка". - 1976. - С. 39-41.
9. Старченко Е.П. Биологический азот в земледелии и роль люцерны в пополнении его запасов в почве / Е.П. Старченко, С.Я. Коць // Физиология и биохимия культ. Растений. -1992. - 24, № 4. - С. 325-338.
10. Тишкина G.I. Змша бiохiмiчних i мжробюлопчних параметрiв нафто-забруднених Грунпв : тези доп. 7 з'!зду ВО Грунтознавщв / G.I. Тишкина, Н.А. Юреева. - Ташкент, 1985. -Ч. 2. - С. 23.
11. Коць С.Я. Ф1зюлопя симбюзу та азотне живлення люцерни / С.Я. Коць, Л.М. Ми-халгав. - К. : Изд-во "Логос", 2005. - 300 с.
12. Wei Q.F. Oil removal from used sorbents using a biosurfactant / Q.F. Wei, R.R. Mather, A.F. Fotheringham // Bioresource Technology. - 2005. - Vol. 96. - P. 331-334.
Величко О.И. Содержание нитратного азота в почве и органах растений сои в условиях загрязнения почвы нефтью
Исследовано, что загрязнение нефтью вызывает возрастание содержания нитратного азота в почве. На фоне накопления нитратов в нефтезагрязненной почве происходит увеличение их количества в корнях растений сои. Обоснована целесообразность использования минерального азота с целью подкормки сои и активации деструкции нефти в загрязненной почве.
Ключевые слова: нефтезагрязненная почва, нитратный азот, растения сои.
Velychko O.I. Nitrate nitrogen content in soil and soybeans plants organs under oil soil pollution
It was shown that oil pollution of soil lead to increasing of nitrogen nitrate in soil. Under condition of nitrate increasing in the soil we indicated increasing their content in roots of soybean plants. Discassed the feasibility of application of mineral nitrogen for fertilizing soybeans and activation of degradation of oil in contaminated soil.
Keywords: oil polluted soil, nitrate nitrogen, soybean plants.
