Оценка фитотоксичности свинца в дерново-подбуре | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 338.

Оценка фитотоксичности свинца в дерново-подбуре

Изучено влияние свинца в дерново-подбуре на показатели прорастания и роста пшеницы при разных сроках компостирования после внесения соединений металла. Установлено стимулирующее воздействие свинца на продолжительность прорастания, длину и массу проростков при дозах 50-200 мг/кг и токсичное - при 400-3200 мг/кг почвы. Увеличение срока компостирования повысило стимулирующий эффект при невысоких концентрациях свинца и снизило токсичное влияние элемента при более высоких.

Assessment of lead phytotoxicity in soddy brown soil.pdf Загрязнение почвенного покрова избыточными кон-Республики Бурятия стоит в Закаменском районе в ок-центрациями свинца приводит к неблагоприятным эко-рестностях складирования техногенных отходов неко-логическим последствиям [1-9 и др.].гда функционировавшего Джидинского ГОК, активноК роблеме токсичного влияния свинца на растениямигрирующих в сопредельные и подчиненные ланд-приковано внимание большого количества исследовате-шафты, в том числе на территорию и окрестностилей. Несмотря на многочисленные работы в этой облас-г. Закаменска [12].ти, вопрос о механизме связывания соединений свинцаВ связи с этим нами была поставлена цель - изучитьпочвой и его транслокации в растения остается дискус-фитотоксичное влияние соединений свинца как при-сионным [10], что осложняется многообразием почвен-оритетного загрязнителя в фоновом для г. Закаменсканых условий и различной чувствительностью видов [11],дерново-подбуре на показатели всхожести, начальногов связи с чем результаты экспериментов часто имеютроста и биомассы проростков пшеницы, что позволитрегиональную значимость. В этой связи представляетсяпрогнозировать уровни загрязнения почв свинцом,ний для конкретных территорий, наиболее подвержен-ных загрязнению тяжелыми металлами, имеющих дос-таточно однородные почвенно-климатические условия с набором культур, широко использующихся в сельскохо-зяйственном производстве.Актуальность изучения свинца в Байкальском ре-гионе обусловлена низкой потенциальной буферно-стью почвенного покрова к тяжелым металлам инитарно-гигиеническим последствиям в регионе.Материалы и методыДля изучения фитотоксичности свинца был заложен лабораторный модельный опыт. В опыте использовали дерново-подбур, отобранный в Закаменском районе Республики Бурятия, в 30 км восточнее г. Закаменска.целесообразным проведение подобного рода исследова-приводящие к неблагоприятным экологическим и са-имеющимся локальным загрязнениям, приуроченным кДля проведения эксперимента отбирали верхний слойтерриториям горнодобывающих и горнообогатитель-почвы (0-8 см) из горизонта АY. Физико-химическиеных предприятий, промышленно развитым населен-свойства дерново-подбура приведены в табл. 1. Буфер-ным пунктам, объектам транспортных и бытовых ком-ность почвы по отношению к тяжелым металлам, под-муникаций, свалкам и др. Наиболее остро проблемавижным в кислой среде, согласно шкале В.Б. Ильиназагрязнения окружающей среды свинцом в пределах[13], составила 25 баллов.Т а б л и ц а 1Физико-химические свойства дерново-подбураГоризонтГлубина, смГумус, %рНводнP2O5подв К2ОподвСодержание частиц < 0,01, % мг/100 г АY0-813,5*5,83,3 14,925,8ВF8-452,06,50,7 14,944,8* - Cорг, %.Отобранную почву высушивали до достижения посто-янного веса на открытом воздухе. Воздушно-сухую почву массой 50 г вносили в пластиковые сосуды глубиной 8 см и диаметром 9 см. В сосуды вносили свинец в виде водного раствора уксуснокислой соли (Pb(СН3СОО)2*3Н2О). Дозы свинца составили: 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200 мг/кг почвы. После внесения свинца почву в сосудах тщательно перемешивали и увлажняли дистиллированной водой до 60% от полной влагоемкости.Для сравнения уровней фиксации почвой внесенно-го свинца проводили компостирование в течение 7 и30 сут со дня добавления металла в почву. Во время компостирования почву ежедневно увлажняли дистил-лированной водой и рыхлили.В качестве биотестера использовали семена пшени-цы (сорт «Бурятская-79»). В каждый сосуд помещали 16 семян, предварительно замоченных в воде в течение суток, на глубину 1 см. В процессе компостирования почв и проращивания семян поддерживали постоянную температуру +20°С.Для оценки влияния загрязнения почвы свинцом на прорастание семян использовали следующие показате-207ли: всхожесть, энергия, дружность и продолжительностьКроме показателей прорастания, определяли интен-прорастания [14]. Под всхожестью понимали число се-сивность начального роста семян, наиболее полно ха-мян, проросших за 7 сут, выраженное в процентах от об-рактеризующую жизнеспособность растений.щего количества семян, взятых для проращивания, подО токсичности почвы судили по разнице показателейэнергией прорастания - количество семян, проросших замежду незагрязненной (контрольной) почвой и варианта-первые 3 сут проращивания в процентах от общего коли-ми опыта с внесением свинца. Для оценки достоверностичества семян, взятых для проращивания. Для более точ-различий между вариантами опыта вычисляли наимень-ной характеристики скорости прорастания проводилишую существенную разность при P ≤ 0,05.ежедневный учет проросших семян и рассчитывалидружность и продолжительность прорастания. При этом дружность прорастания определяли по формулеД=П÷А,где Д - дружность прорастания (средний процент семян, проросших за 1-е сут прорастания), %; П - полная всхожесть, %; А - число дней прорастания; а продолжительность прорастания - по формуле_ (а х 1) + (б х 2) + (в х 3) + (г х 4) + ...(а+ б +в + г + ... ) где С - продолжительность прорастания (средняя продолжительность прорастания одного семени), сут.; а -Результаты исследований и их обсуждениеСогласно полученным результатам, возрастающие дозы свинца приводили к снижению всхожести и энер-гии прорастания семян пшеницы при дозе 3 200 мг/кг при компостировании почвы в течение 7 сут (табл. 2). Увеличение сроков компостирования почвы с 7 до 30 сут снизило токсичное действие металла, что осо-бенно сильно проявилось по отношению к энергии прорастания.Если при дозе свинца 3200 мг/кг почвы при 7 суткомпостирования всхожесть и энергия прорастаниячисло семян, проросших за 1-е сут; б - число семян, снижались по отношению к контролю на 17 и 31%, топроросших за 2-е сут; в - число семян, проросших за при 30 сут это снижение составило только 4% для3-и сут; г - число семян, проросших за 4-е сут и т.д.всхожести и 0% для энергии прорастания.Всхожесть и энергия прорастания семян пшеницы с различными сроками компостирования почвыТ а б л и ц а 2Доза свинца, мг/кг почвыВсхожестьЭнергия прорастания %% от контроля%% от контроля7-е сут компостирования0 (контроль)97-98-509810210010210098102981002009810298100400100103100102800981021001021600971009798320080826768НСР0,053,4---30-е сут компостирования0 (контроль)98-100-5098100989810098100100100200981001001004001001021001008009810010010016009810010010032009495100100НСР0,054,7---Дружность прорастания семян (рис. 1, а) достовер-но снизилась только при максимальной дозе свинца (3 200 мг/кг). Увеличение срока компостирования, как и в случае со всхожестью и энергией прорастания, при-вело к снижению токсичного действия металла на дан-ный показатель.Наиболее информативным среди показателей прорас-тания семян в условиях модельного загрязнения почв свинцом оказался показатель продолжительность прорас-тания (рис. 1, б). Согласно полученным данным, средняя продолжительность прорастания одного семени значи-тельно увеличилась при внесении возрастающих доз ме-талла, особенно при 7 сут компостирования почвы.Изменение длины и массы корневой и надземной частей проростков пшеницы в зависимости от концен-трации свинца и сроков компостирования почвы пред-ставлено на рис. 2 и 3.Действие свинца достоверно проявлялось на всех вариантах эксперимента, начиная с наименьшей кон-центрации - 50 мг/кг почвы. Оба показателя достовер-но увеличивались до дозы 100 мг/кг, а при последую-щих дозах - закономерно снижались. Влияние продол-жительности компостирования при этом выглядело следующим образом: при увеличении срока с 7 до 30 сут стимулирующий эффект свинца проявился силь-нее, а токсичное действие - слабее.2080,5-35-, £ 30-й 252015-10-500чЛ100020003000Свинец, мг/кг почвы7 сут. ' 30 сут.40002,01,51,000,0100020003000Свинец, мг/кг почвы7 сут. 30 сут.4000Рис. 1. Дружность (а) и продолжительность прорастания (б) семян пшеницы в зависимости от концентрации свинца и сроков компостирования почвы25 1 20 15 10 " 50--5 J -10 -15 -20 J07 сутНСР0,05 = 0,67НСР 0,05 0,4250 100 200 400 800 1600 3200 Свинец, мг/кг почвы□ надземная25 1 20-15-10-5-0 --5--10--15-0-20-часть30 сутНСР 0,05 = 0,73НСР 0,05 = 0,4750 100 200 400 800 1600 3200Свинец, мг/кг почвыI корниРис. 2. Длина проростков пшеницы, в зависимости от концентрации свинца и сроков компостирования почвы (длительность выращивания 14 сут)1_1,4 п 1,2-1,0-0,8-0,6-0,4-0,2-0,0-0,2--0,4-0,60507 сутНСР 0,05 0,031,4 -]1,21,00,8-0,60,40,2-НСР0,05 = 0,030,0 -0,2 -0,4--0,60100 200 400 800 1600 3200 Свинец, мг/кг почвыCD надземнаячасть50] корни30 сутНСР 0,05 0,03НСР 0,05 0,003100 200 400 800 1600 3200 Свинец, мг/кг почвыРис. 3. Масса наземной части и корней проростков пшеницы в зависимости от концентрации свинца и сроков компостирования почвы (длительность выращивания 14 сут)209По современным представлениям свинец не являет-почвы; сроки компостирования, агротехника и про-ся физиологически необходимым элементом для расте-чее, - были достаточно схожими.ний [6, 15]. Однако есть и другое мнение, согласно ко-С течением времени в почве происходит закрепле-торому свинец следует относить к «условно» необхо-ние подвижных соединений тяжелых металлов, резуль-димым до тех пор, пока его роль для живых организмовтатом чего является увеличение толерантных концен-до конца не изучена [3]. Кроме того, в отдельных ис-траций, а также концентраций, приводящих к гибелиследованиях приводятся данные, подтверждающие не-растений, к снижению урожаев и к превышению ПДК,обходимость этого элемента для растений и животныхчто подтверждается результатами разных исследовате-[1, 4, 16, 17].лей [9, 19]. В нашем эксперименте мы также наблюда-Несмотря на отсутствие единой позиции в этом во-ли уменьшение токсичности свинца при 30 сут компо-просе, в литературе приводится достаточно много дан-стирования почвы, по сравнению с 7 сут, которое вы-ных, свидетельствующих о стимулирующем действииражалось в увеличении дружности и продолжительно-этого металла на рост и развитие растений при относи-сти прорастания семян, длины и массы надземной ительно невысоких его концентрациях в почвах [10, 11,корневой частей проростков пшеницы. При этом изу-15, 18 и др.], что также подтверждается данными на-ченные сроки компостирования практически не по-ших исследований. При этом остается неясным, следу-влияли на всхожесть и энергию прорастания, за исклю-ет ли считать такое стимулирование положительнымчением варианта с максимальной дозой элементавлиянием свинца на растения.(3 200 мг/кг). Очевидно, это связано с тем, что свинецАнализ литературы показал, что стимулирующеепо геологической классификации относится к халько-воздействие проявляется чаще в экспериментах, прово-фильным элементам, входящим в состав сульфидов.димых на высокобуферных почвах и субстратах. Веро-Поступая с техногенными выбросами в автоморфныеятно, это может быть связано с тем, что свинец, связы-почвы, он быстро переходит в новые формы, устойчи-ваясь компонентами почвы, вытесняет из органо-вые в кислотно-основных и окислительно-восстанови-минеральных комплексов биофильные элементы,тельных условиях, среди которых основную долю со-улучшая тем самым питание растений. С другой сторо-ставляют прочносвязанные металл-органические ком-ны, есть также предположение, что слаботоксичныеплексы [10, 23]. Таким образом, связываясь почвами,дозы свинца стимулируют механизмы увеличениясвинец достаточно быстро теряет подвижность, био-биомассы растений для достижения так называемогодоступность и, соответственно, становится менее ток-эффекта «разбавления». Судя по данным [7, 10], низко-сичным для растений.буферные почвы не способны в такой же степениПоказатели всхожести, энергии и дружности про-улучшать показатели роста и развития растений и сни-растания семян, по результатам эксперимента, оказа-жать токсичность металла.лись малочувствительными и менее информативнымиТоксичное влияние свинца на растения, по мнениюпо сравнению с продолжительностью прорастания се-ряда авторов [5, 10, 11, 19, 20], возникает при концен-мян, длиной и массой проростков. Длина и масса кор-трации его в почве в количестве 1 000-2 000 мг/кг. Су-ней оказались более чувствительными к загрязнениющественное влияние на степень токсичности металлапочв свинцом: при нетоксичных концентрациях метал-оказывают свойства почв и растений [21]. Результатыла развитие корней стимулировалось слабее, а при ток-исследований, проведенных на аллювиальных дерно-сичных - угнеталось сильнее, чем надземной массы.вых почвах, показали, что токсичной для кресс-салатаНа основе вышесказанного можно сделать следую-была концентрация свинца, равная 500 мг/кг, для мор-щие выводы:кови - 1 000 мг/кг почвы [7]. Доза свинца, равная1. Свинец в зависимости от его концентрации в почве500 мг/кг, вызывала гибель наиболее чувствительных кстимулировал, проявлял нейтральное действие или угне-тяжелым металлам растений овса [11, 22]. В.Ф. Валь-тал прорастание семян и рост проростков пшеницы. Сти-ковым с соавт. [15] в опытах на черноземе показано,мулирующее влияние свинца проявилось при дозах 50-что свинец в концентрациях 100-10 000 мг/кг не оказал200 мг/кг почвы. Увеличение доз до 400-3 200 мг/кг при-токсического действия на показатели прорастания се-вело к угнетению показателей прорастания и особенномян озимой пшеницы, а напротив, вызвал наибольшийросту и формированию биомассы проростков. В изучен-стимулирующий эффект по сравнению с кадмием, ме-ном диапазоне концентраций (50-3 200 мг/кг) не отмече-дью, цинком и ртутью. В наших исследованиях на дер-но летального воздействия металла на пшеницу.ново-подбуре мы также отмечали стимулирующий эф-2. Увеличение срока компостирования почвы с 7 дофект, который, однако, проявился только при дозах до30 сут усилило стимулирующий эффект небольших доз100-200 мг/кг, а при дальнейшем увеличении доз досвинца и снизило токсичное действие более высоких.3 200 мг/кг, произошло резкое снижение высоты и3. Наиболее информативными показателями прибиомассы растений. Такие существенные различияизучении фитотоксичности возрастающих доз свинцаобусловлены, прежде всего, различной буферностьюпри различных сроках компостирования почвы оказа-почв, т.к. прочие условия экспериментов: культура;лись продолжительность прорастания семян, а такжехимическая форма металла, в которой он вносился вдлина и биомасса проростков пшеницы.ЛИТЕРАТУРА

Ключевые слова

фитотоксичность, свинец, дерново-подбур, пшеница, phytotoxicity, lead, soddy-brown soil, wheat

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Убугунов Василий ЛеонидовичИнститут общей и экспериментальной агрохимии СО РАНкандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биогеохимии и экспериментальной агрохимииubugunovv@mail.ru
Доржонова Виктория ОлеговнаБурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филипповааспирант 3-го года обучения кафедры почвоведения и агрохимииvicamag@mail.ru
Всего: 2

Ссылки

Степанок В.В. Влияние высоких доз свинца на элементный состав растений // Агрохимия. 1998. № 7. С. 69-76.
Убугунов В.Л., Гармаев А.М., Доржонова В.О. Трансграничные аспекты техногенного загрязнения природной среды промышленными узлами Республики Бурятии // Материалы Международной научной конференции «Трансграничные аспекты использования природно-ресурсного потенциала бассейна р. Селенги в новой социально-экономической и геополитической ситуации (26-28 июня, 2006 г.)». Улан-Удэ: ГУЗ РЦМП МЗ РБ, 2006. С. 176-180.
Дмитраков Л.М., Дмитракова Л.К. Транслокация свинца в растения овса // Агрохимия. 2006. № 2. С. 71-70.
Черных Н.А., Ладонин В.Ф. Нормирование загрязнения почв тяжелыми металлами // Агрохимия. 1995. № 6. С. 71-79.
Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. 208 с.
Убугунов В.Л., Кашин В.К. Тяжелые металлы в садово-огородных почвах и растениях г. Улан-Удэ. Улан-Удэ: Изд-во Бурятского научного центра СО РАН, 2004. 128 с.
Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986. 221 с.
Колесникова Т.В. О влиянии свинца на рост и развитие растений // Свинец в окружающей среде. Гигиенические аспекты. М.: Наука, 1978. С. 17-21.
Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.
Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 229 с.
Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск: Пролетарский светоч, 1991. 150 с.
Авцын А.П. и др. Микроэлементозы человека: экология, классификация, органопатология. М.: Медицина, 1991. С. 54, 55.
Ильин В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия. 1995. № 10. С. 109-113.
Гриценко В.В., Калошина З.М. Семеноведение полевых культур. М.: Колос, 1984. 272 с.
Вальков В.Ф., Колесников С.И., Казеев К.Ш. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на фитотоксичность чернозема // Агрохимия. 1997. № 6. С. 50-55.
Ильин В.Б. К вопросу о разработке ПДК тяжелых металлов // Агрохимия. 1985. № 9. С. 90-98.
Кальницкий Б.Д. Минеральные вещества в кормлении животных. Л.: Агропромиздат, 1985. 207 с.
Власюк П.А. Химические элементы и аминокислоты в жизни растений и животных. Киев: Наукова думка, 1974. 88 с.
Дмитраков Л.М., Дмитракова Л.К., Абашина Н.А., Пинский Д.Л. Влияние свинца на морфометрические показатели овса // Агрохимия. 2004. № 8. С. 48-53.
Баздырев Г.И., Пронина Н.Б., Родригес Д.Р. Тяжелые металлы в системе почва-растение на склоновых землях // Известия ТСХА. 2001. Вып. 2. С. 81-104.
Черных Н.А., Черных И.Н. О качестве растениеводческой продукции при разных уровнях загрязнения почв тяжелыми металлами // Агрохимия. 1995. № 5. С. 97-101.
Скрипниченко И.И., Золотарева Б.Н. Оценка токсического действия тяжелых металлов (свинца) на растения овса // Агрохимия. 1981. № 1. С. 103-109.
Водяницкий Ю.Н. Роль почвенных компонентов в закреплении техногенных As, Zn, и Pb в почвах // Агрохимия. 2008. № 1. С. 83-91.
 Оценка фитотоксичности свинца в дерново-подбуре | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 338.

Оценка фитотоксичности свинца в дерново-подбуре | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 338.

Полнотекстовая версия