CC BY
14
2011 гг. на пробных площадках в подножье, на склоне и на верхнем плато однолетнего, 5-летнего и 15-летнего отвалов.
Определение биологического разнообразия с помощью индексов Шенона-Винера (Н) и видовой равномерности (1) позволило установить интенсивность процессов си-нантропизации. Также дана характеристика разных жизненных форм за Раункиером, их историческое и географическое происхождение, необходимость света. Выявлены толерантные виды, которые могут расти в условиях засоления и присутствия тяжелых металлов. Установлено влияние возраста отвалов на видовое разнообразие флоры, увеличение числа гемикриптофитов, а также количества растений, способных нивелировать избыточное осветление, засоление почв, присутствие в них тяжелых металлов, улучшая лесорастительные условия. Из увеличением возраста отвалов количество терофитов уменьшалось. Анализ видового разнообразия основывался на оценках по индексам Ше-нона-Винера (Н), видовой равномерности (1), а также по количеству видов при недостаточных значениях достоверной оценки разницы биологического разнообразия на пробных площадках, размещенных в подножье, на склоне и плато самого старого (15-летнего) и самого молодого (однолетнего) отвалов отходов. Такая разница установлена между пробными площадками, размещенными на 5-летнем отвале.
Ключевые слова: флористическое разнообразие, биологическая рекультивация, отвалы отходов, синантропная флора, индекс разнообразия Шенона-Винера.
УДК 581.[144.2+524+55] Ст. наук. ствроб. О.1. Величко,
канд. бюл. наук - Львiвський НУ ím. 1вана Франка
ВПЛИВ БАКТЕРИЗАЦН НАС1ННЯ АКТИВНИМИ ШТАМАМИ PHIZOBIUMLEGUMINOSARUM BV. TRIFOLII НА НОДУЛЯЦ1ЙНУ ЗДАТШСТЬ РОСЛИН КОНЮШИНИ ЛУЧНО1 У НАФТОЗАБРУДНЕНОМУ ГРУНТ1
Дослщжено доцшьшсть шокуляди насшня конюшини активними штамами Rh. le-guminosarum bv. trifolii з метою формування бобово-ризобiальних симбюзш у нафтозаб-рудненому rpyrní. Встановлено, що забруднення грунту нафтою пригшчувало нодуля-цшну здатшсть рослин конюшини, а бактеризаЦя насшня сприяла формуванню коре-невих бульбочок у забрудненому грунта Ефективнiсть формування симбiотичного партнерства у нафтозабрудненому грунт залежить вiд рiвня забруднення грунту та вико-ристаного штаму бульбочково! бактери.
Ключовi слова: нафтозабруднений грунт, симбюз, Trifolium pratense L.
Забруднення природного середовища внаслiдок антропогенно!' дыльнос-tí е однieю з ключових проблем сьогодення. Пошук адекватних методов ощнки еколого-токсикологiчного стану та способiв вщновлення техногенно трансфор-мованого середовища е невдаладним завданням сучасно! прикладно! науки. За-лежно вiд виду забруднення до середовища потрапляють рiзноманiтнi токсичш речовини. 1х реципiентами е атмосфера, водойми, пiдземнi води, грунти. Забруднення грунпв можливе, зокрема, унаслвдок розробки нафтогазових родо-вищ, перероблення видобуто! сировини, а також - транспортування отриманих продуктiв. У р^ потрапляння нафти та нафтопродуктав до грунтового покриву, кр1м нагромадження у ньому токсичних елементiв, виникае його стшка пдро-фобiзацiя, засоленiсть та анаеровашсть. Адаптацiя вищих рослин до екстре-мальних умов нафтозабрудненого грунту е властивктю видоспецифiчною. З да-них лiтератури вiдомо, що для бшьшосп рослин пригнiчення процесу пророс-тання насiння i росту проростюв розпочинаеться, коли кiлькiсть нафтових вуг-
2. Екологiя довкiлля
51
леводнв у грунта перевищуе 2 %. Показано, що за концентрацй' нафти 6 i 8 % узагал1 не проростае насiння пшеницi [7]. Проте щ концентрацй' нафти, хоча й ÍHri6yOTb ростовi процеси, але не е летальними для проростання насшня i росту рослин люцерни [6]. Толерантнкть люцерни до нафтового забруднення грунту встановлено i нашими дослщженнями [2, 4]. Виявлено також, що усшшно адап-товувався до умов нафтозабрудненого грунту й шший представник бобових -соя щетиниста [1, 3]. Рослини, толерантн до умов нафтозабрудненого грунту, можуть бути використан для його фiторемедiацií. Бобовi - потенцшно цiннi ре-медiанти, бо можуть бютичним шляхом акумулювати у забрудненому грунтi органiчний нiтроген (завдяки íхнiй здатностi фiксувати N атмосфери у симбiозi з бульбочковими бактерiями). Проте, даних про можливiсть формування й фун-кцiонування симбiозiв бобових рослин з бульбочковими бактерiями у нафтозаб-рудненому грунтi практично немае. У наших попереднх дослiдженнях показано, що у нафтозабрудненому (5 %) грунтi фiксували молекулярний азот симбь ози со'' щетинисто'' з штамом 634 б Bradyrhizobium japonicum [1]. Проте, соя -однорiчна культура, а вщомо, що за ргвнем надходження органiчноí речовини в грунт з рослинними рештками на першому мiсцi знаходяться багаторiчнi бобовi трави. Зокрема, у перерахунку на гектар пос1ву, з рештками конюшини в грунтi залишаеться вiд 90 до 200 кг азоту [5]. Тому мета ще! роботи - дослщити пер-спективи формування симбiозiв рослин конюшини з бульбочковими бактерiями у нафтозабрудненому грунтi.
Методика. У робота використано насiння конюшини лучно' (Trifolium pratense L.) сорту Передкарпатська 6. Для iнокуляцií насшня використали ви-робничий стандартний штам Rhizobium leguminosarum bv. trifolii 348 а i штами А91 та BN9 iз колекцй' Rhizobium 1нституту фiзiологií рослин i генетики НАН Укра'ни. Перед iнокуляцiею насiння конюшини знезаражували. Для цього його витримували у 70 %-му розчинi спирту, а далi промивали 30 хв шд водопровщ-ною водою. Знезаражене та вiдмите насiння помiщали на 10 хв у суспензда, що мктила культури бульбочкових бактерiй [8]. Вщразу пiсля iнокуляцií здшсню-вали посiв насiння у пiдготовлений (зволожений до 60 %) контрольний та наф-тозабруднений грунт. Варiанти забруднення грунту нафтою становили 5 та 7 %, що умовно прир1внюеться до середнього та високого рiвня забруднення стосов-но впливу на ркт рослин. Контролем вважали грунт без нафти. Грунт не шдда-вали стерилiзацií. Для аналiзу нодуляцшно1 здатностi з грунту вiдбирали по 5 рослин i обчислювали кшьккть та визначали масу утворених бульбочок. Пов-торюванiсть аналiзiв була трикратною.
Результати дослвдження. Унаслiдок потрапляння у грунт нафти, ^м токсичностi, пдрофобносп та анаерованостi забрудненого грунту, у ньому рiзко зростае вмiст карбону, що спричинюе зсув природного сшвввдношення CIN; знижуеться нiтрифiкацiйна здатнiсть; зменшуеться вмiст нiтратного азоту, вiль-ного фосфору, обмшного калiю та ш. [12, 11]. З рослинними рештками рiзних культур у грунт повертаеться (ввд загально1 кiлькостi 1х в урожа!) до 61 % азоту, до 52 % фосфору, до 49 % калда, до 54 % кальцда [5]. Проте кшьккть речовин, що залишаться у грунп з рослинними рештками, залежить вщ хiмiчного складу рослин, що мiнералiзуватимуться. Якщо розкладаються рослиннi рештки iз ши-
52
Збiрник науково-технiчних праць
роким сшвввдношенням С:К (понад 20:1), то увесь азот, що мiститься в них, а школи - i азот мшеральних сполук грунту, а також гумусу - використовуеться мiкроорганiзмами. У процес розкладання органiчноí речовини з вузьким сшв-вiдношенням С:Ы, частина звшьненого азоту також використовуеться мжроор-гашзмами, а iнша - залишаеться у грунтi для живлення рослин та бере участь у процесах гумiфiкацií. За вмiстом азоту в рештках рослиннi культури можна роз-мiстити в такiй послiдовностi: багаторiчнi бобовi трави > зерновi бобовi > коре-неплiднi > кукурудза > зерновi [5]. Наявнiсть велико1 кiлькостi органiчного азоту у бобових зумовлена 1хньою здатнiстю фжсувати азот атмосфери у бобово-ризобiальних симбiозах. Для успiшного формування симбютичного партнерства здiйснюють передпосiвну шокулящю насiння високоактивними штамами бульбочкових бактерш. У наших дослiдженнях, з метою шдукування утворення симбiозiв рослинами конюшини у нафтозабрудненому грунтi, дослiджували взаемодаю конюшини з ц мiкропартнером - R. leguminosarum ^. М^и.
Як виявилось, iнокуляцiя насiння конюшини лучно1 культурою R. legu-minosarum ^. позитивно впливала, передусш, на його схожiсть у нафто-
забрудненому грунп (табл. 1).
Табл. 1. Схожкть наання та площа асимЫяцшног поверхш рослин конюшини лучног у нафтозабрудненому tрунтi за умови токуляци культурою Rhizobium
leguminosarum bv. trifolii
Штам R. leguminosarum bv. trifolii Схожють насшня, % Прирiст площi, %
Грунт без нафти - 85,8±5,° -
348 а 89,1±9,3 13,3±0,4
BN9 87,5±12,8 12,1±0,8
A91 93,8±9,3 16,5±1,5
Грунт, забруднений 5 % нафти - 21,3±3,1 -
348 а 13,5±1,8 4,5±0,2
BN9 33,7±2,5 6,8±0,8
A91 31,4±4,1 5,3±1,5
Грунт, забруднений 7 % нафти - 2 3±и,и/ -
348 а 2,5±0,1 0,6±и,°3
BN9 11,3±22 2 2±0,5
A91 13,9±0,8 2,5±0,8
1з даних табл. 1 видно, що найвищд показники схожосп у нафтозабрудненому (5 i 7 %) Грунп мае насшня конюшини, шокульоване штамами BN9 та А91. Використання, наприклад штаму BN9, дало змогу збiльшити показник схожосп насiння у Грунтi з 5 % нафти на 13 % i на 9 % - у Грунп, забрудненому 7 % нафти. Поряд з тим, що шокулящя наання конюшини лучно!' культурою R. leguminosarum bv. trifolii забезпечувала шдвищення його схожосп у нафтозабрудненому Грунп, проростки, отримаш з бактеризованого насiння, характеризу-валися швидшими темпами росту й формували бшьшу площу асимiляцiйноí поверхш (табл. 1).
Аналiзуючи нодуляцшну здатнкть рослин конюшини, встановлено, що шд впливом нафтового забруднення кiлькiсть утворених бульбочок на коренях рослин конюшини зменшувалася, а бактеризащя насiння T. pratense L. бульбоч-
2. Екологя довкiлля
53
ковими бактерiями позитивно впливала на формування бобово-ризобiальних симбiозiв у забрудненому грунта (табл. 2).
Табл. 2. Формування бобово-ризобiального симбюзу рослинами T. pratense L. у нафтозабрудненом tpyHmi за умови бактеризаци Rh. leguminosarum bv. trifolii
Умови ви-рощування
Штам R. legumino-sarum bv. trifolii
Кшьюсть бульбочок, шт. /
рослину
Довжина буль-бочок, мм
Маса 10 буль-бочок, мг
¡±023"
Контроль, грунт без нафти
79
1,35
348 а
98±
1,55
BN9
194±
1,72
A91
138±
1,45
W
1,7
1,4±
1,6±
2,4±
43
0,93
5 % нафти у грунт1
348 а
80
Í65-
1,82
BN9
2,12
A91
112±
1,75
1,8
3,4
±0,2'/
2,8±
3,6±
7 % нафти у груни
348 а
BN9
A91
25±
0,85
1,6±
Ж5
Як видно з табл. 2, якщо грунт було забруднено 5 % нафти й шокулящю наання бульбочковими бактериями не здшснювали, то на коренях рослин T. pratense L. утворювалося майже наполовину бульбочок менше, нiж на коренях рослин з грунту, що не мктив нафти. Вiдомо про шпбування процесiв формування бобово-ризобiального симбютичного партнерства за умов посухи [9], засолення [15], кисло!' реакцй' грунту [9], наявносп у грунтi токсичних елеменпв й сполук [13], гербiцидiв, iнсектицидiв [10, 14] тощо. Iмовiрними причинами iнгiбування процесу формування симбютичних систем конюшини з ризобiями у нафтозаб-рудненому грунтi е, як мшшум, його токсичнiсть i недостатня зволоженiсть.
Бактеризацiя насiння штамами 348 а та BN9 Rh. leguminosarum bv. trifolii дала змогу досягти збшьшення показника нодулящйно! здатност! конюшини у забрудненому 5 % нафти грунт! в середньому вдвч! (табл. 2). Найефектившшою виявилася шокулящя наання штамом A91: у цьому випадку максимальними були i кшьккть, i маса утворених кореневих бульбочок. Забруднення грунту 7 % нафти чинило ктотшшу !нлбуючу дда на процеси формування бобово-ризобь альних симбюз!в. Так, поршняно з кшькктю бульбочок, що утворювалися за до 5 % нафти й !нтродукцц штаму А91, дя 7 % нафти виражалася у зменшенш цього значення бшьше шж у 4 рази (табл. 2). Кр!м цього, здатнкть корешв конюшини лучно! утворювати коренев! бульбочки з ризоб1ями у грунт!, що мктив 7 % нафти, виявлено лише у раз! бактеризацп наання конюшини штамом А91.
Отримаш результати таким чином засвдаили, що завдяки шокуляцц на-сшня вдалося ктотно шдвищити нодуляцшну здатнкть конюшини лучно! у грунт! з 5 % нафти. Також встановлено, що без шокуляцп формування бобово-ризоб!альних симбюз!в у грунт! з 7 % нафти не ввдбувалося. Передпосшна бак-теризащя насшня бобових культур бюпрепаратами на основ! селекщонованих активних штам!в Rhizobium на сьогодш е заходом, що широко застосовуеться в рослиннищш з метою утворення велико! кшькосп кореневих бульбочок, здат-
54
Зб1рник науково-техшчних праць
них до енергшного процесу фiксацií атмосферного азоту [7]. У наших досль дженнях встановлено, що iнокуляцieю наання можна домогтися формування симбiотичного партнерства у несприятливих Грунтових умовах, а зокрема - у нафтозабрудненому Груш! Ця можливiсть е цiнною, бо ввдкривае перспективи оптимiзaцií азотного режиму нафтозабрудненого Грунту бютичним способом: унaслiдок надходження з рослинними рештками конюшини оргашчного матерь алу, багатого азотом, зростатиме бiологiчний потенцiaл Грунту та штенсивнкть в ньому процесгв перетворення оргашчно! речовини i формування гумусу.
Висновки. Отриманими експериментами встановлено, що iз зростанням рiвня забруднення нафтою можливкть формування бобово-ризобiaльного сим-бiотичного партнерства у Грунта зменшуеться. Iнокуляцiя наання активними штамами бульбочково! бaктерií Rh. leguminosarum bv. trifolii сприяе шдвищен-ню нодуляцiйноí здaтностi конюшини лучно! у Грунтi, забрудненому 5 % наф-ти, а iнокуляцiя штамом А91 е умовою формування симбютичного партнерства у Грунтi з 7 % нафти.
Лггература
1. Величко О.1. Ефективнiсть функцюнування снмбютичжй системи Bradyrhizobium japoni-cum - рослини coi у нафтозабрудненому грушп / О.1. Величко // Вюник Львшського нащонально-го университету ím. 1вана Франка. - Сер.: Бюлопчна. - Львгв : Вид. центр ЛНУ ím. 1вана Франка.
- 2012. - Вип. 58. - С. 150-157.
2. Величко О.1. Морфолопчна будова коренв люцерни та здатнicть до формування симбь озгв з бульбочковими бактерiями у нафтозабрудненому грунп / О.1. Величко // Науковий вюник ЧерЩвецького ушверситету : зб. наук. праць. - Сер.: Бюлогш (Бioлoгiчнi системи). - 2011. - Т. 3, вип. 4. - С. 45-49.
3. Величко О.1. Всисна сила клггин коренв рослин toí за екстремальних водних умов нафтозабрудненого грунту / О.1. Величко, О.В. Сокол, О.1. Терек // Вicник Львiвcькoгo нащонально-го университету ím. 1вана Франка. - Сер.: Бioлoгiчна. - Львш : Вид. центр ЛНУ ím. 1вана Франка.
- 2009. - Вип. 49. - С. 203-207.
4. Величко О. Вплив нафтового забруднення грунту на вмicт аcкoрбiнoвoí кислоти та ак-тившсть аскорбатоксидази в органах рослин люцерни окружи / О. Величко, О. Терек // Науковий вюник Львшсь^' нацюнальжй академи ветеринарии медицини та бioтехнoлoгiй ím. С.З. Гжицького. - Ч. 2. - Львш : Вид-во ЛНАВМтаБ ím. С.З. Гжицького. - 2008. - Т. 10, № 3. - С. 144-148.
5. Примак 1.Д. Еколопчш проблеми землеробства / 1.Д. Примак, Ю.П. Манько, Н.М. Рiдей,
B.А. Мазур, В.1. Горщар, О.В. Конопльов, С.П. Паламарчук, О.1. Примак / за ред. 1.Д. Примака. -К. : Вид-во "Центр навч. лгг-ри", 2010. - 456 с.
6. Киреева Н.А. Детоксикация нефтезагрязненных почв под посевами люцерны (Medicago sativa L.) / Н.А. Киреева, Е.М. Тарасенко, М.Д. Бакаева // Агрохимия : журнал. - 2004. - № 10. -
C. 68-72.
7. Киреева Н.А. Рост и развитие растений яровой пшеницы на нефтезагрязненных почвах и при биоремедиации / Н.А. Киреева, А.М. Мифтахова, Г.М. Салахова // Агрохимия : журнал. -
2006. - № 1. - С. 85-90.
8. Коць С.Я. Особенности взаимодействия растений и азотфиксирующих микроорганизмов / С.Я. Коць, С.К. Береговенко, Е.В. Кириченко, Н.Н. Мельникова. - К. : Вид-во "Наук. думка",
2007. - С. 107-108.
9. Мишустин Е.Н. Клубеньковые бактерии и инокуляционный процесс / Е.Н. Мишустин, В.К. Шильникова. - М. : Изд-во "Наука", 1973. - 240 с.
10. Мощук П. А. Применение гербицидов в посевах люцерны / П.А. Мощук, Е.Г. Артемчук, О.И. Бебега // Биологические ритмы : мат. Междунар. науч.-практ. конф. Беловежская пуща, 26-28 апр., 1999. - Брест, 1999. - С. 202-203.
11. Оборин А. А. Нефтяное загрязнение почв и способы рекультивации / А. А. Оборин, И.Г. Калачникова, Т. А. Масливец и др. // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. - М. : Изд-во "Наука", 1987. - С. 284-290.
2. Екологя довкшля
55
12. Пиковский Ю.И. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами / Ю.И. Пиковский, А.Н. Геннадиев, С.С. Чернянский, Г.Н. Сахаров // Почвоведение : сб. науч. тр. - 2003. - № 9. - С. 1132-1140.
13. Самохвалова В.Л. Симбютична азотфшсащя у рослин Vicia villosa за умов забруднення грунту важкими металами / В.Л. Самохвалова // Науковий вюник Волинського национального ун-ту ]м. Леи Украшки. - Розд. Ш. Ботанжа. - Луцьк : РВВ "Вежа" ВДУ ]м. Лесi Украгнки. -2010. - С. 131-138.
14. Seidel S. Using omethoate insecticide and legume inoculant on seed / S. Seidel, G.E. O'Connor, J. Watt, M. Sutherland // Austral. J. Exp. Agric. - 1991. - Vol. 31, № 1. - Pp. 71-76.
15. Semaj R. Effects of salinity and nitrogen source on growth and nitrogen fixation in alfalfa / R. Semaj, J. Drevon // J. Plant Nutr. - 1998. - Vol. 21, № 9. - Pt. 1805-1818.
Величко О.И. Влияние бактеризации семян активными штаммами Phizobium leguminosarum bv. trifolii на нодуляционную способность растений клевера лугового в нефтезагрязненной почве
Исследована целесообразность инокуляции семян клевера лугового активными штаммами Rh. leguminosarum bv. trifolii с целью формирования бобово-ризобиальных симбиозов в нефтезагрязненной почве. Установлено, что загрязнение нефтью угнетало нодуляционную способность растений клевера, а бактеризация семян способствовала формированию корневых клубеньков в нефтезагрязненной почве. Активность формирования симбиозов в нефтезагрязненной почве зависела от уровня загрязнения почвы и от использованного штамма клубеньковой бактерии.
Ключевые слова: нефтезагрязненная почва, симбиоз, Trifoliumpratense L.
Velychko O.I. The influence of the seed bacterization with the active stain Rhizobium leguminosarum bv. trifolii on the nodulation ability of the red clover plants in the oil
There has been studied the expediency of clover seed inoculation with active stains Rh. leguminosarum bv. trifolii to form the legume-rhizobial symbiosis in the oil polluted soil. It was set that the soil contamination by oil oppressed the nodulation ability of red clover plants, however the seed bacterization promoted the formation of root nodules in the oil polluted soil. The effectiveness of the symbiotic partnership formation in the oil polluted soil depended on the degree of soil contamination and used strain of nodule bacteria.
Keywords: oil polluted soil, symbiosis, Trifolium pratense L.
УДК 631.466 Астр. У.М. Тарас; доц. С.Б. Марутяк, канд. с.-г. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
ДОСЛ1ДЖЕННЯ Ф1ЗИКО-Х1М1ЧНОГО СТАНУ ГРУНТУ НА ДЕВАСТОВАНИХ ЗЕМЛЯХ У ЗОН1 Д1ЯЛЬНОСТ1 ЯВОРШСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО Г1РНИЧО-Х1М1ЧНОГО П1ДПРИ6МСТВА "С1РКА"
Проаналiзовано стан геолопчно! будови району та передумови створення техногенного ландшафту. Зпдно з методиками, здшснено лабораторне дослщження повер-хневого шару грунту. Описано основш фiзико-хiмiчнi показники грунтового покриву та встановлено середш концентрацн мшроелемент]в в ньому. Визначено рiвень засолення територн та кшьюсть сульфапв у грунтг
Ключовi слова: фiзико-хiмiчнi показники, техногенний ландшафт, мшроелементи, засолення грунйв, срчана кислота.
Вступ. Сучасний ландшафт Яворшщини сформувався внаслвдок вдарит-тя в 1956-1957 рр. родовищ самородно! с1рки. Освоения срчаних родовищ вплинуло не лише на розвиток району, але й стимулювало науковий 1 сощаль-но-культурний прогрес на Львшщиш [2].
36ipHHK науково-техшчних праць
