Фиторемедиационная способность культурных растений по отношению к меди, свинцу и кадмию

Фитоэкстракция кадмия и меди

В качестве объекта использовали одну культуру - горчицу сарептскую, которую выращивали на двух типах почв: черноземе типичном (земельный участок п. Духовец Курского района) и серой лесной почве (агробиостанция КГУ). Почва отбиралась с глубины 0-20 см (пахотный слой). В пластиковые сосуды помещалось по 1 килограмму почвы, затем в емкости с почвой вносили (в разные вегетационные сосуды) возрастающие концентрации сернокислой меди (CuS04*5H20) 66, 132, 330 мг/кг, сульфата кадмия (CdS04) в дозах 2, 4 и 10 мг/кг, соответствующие 1, 2 и 5 ОДК (ГН 2.1.7.020-94, 1995). В качестве контроля использовали незагрязненные ТМ почвы с фоновым содержанием меди и кадмия. Опыт повторяли трехкратно.

Аккумулирующая способность горчицы сарептской, выращенной на черноземе типичном, по отношению к кадмию представлена в таблице 5.1. Накопление металла побегами растений достоверно выше лишь при загрязнении почвы дозой 1 ОДК, в остальных вариантах опыта и на контроле горчица накапливает примерно равное количество металла на обоих типах почв. При загрязнении почвы кадмием в дозе, равной 2 ОДК, горчица накапливает примерно такое же количество кадмия, как и при уровне загрязнения 1 ОДК (Неведров и др., 2013в).

Таблица 5.1

Содержание ТМ в побегах горчицы сарептской в зависимости их от содержания в почве

Количество внесенного в почву тяжелого металла, ОДК

Содержание ТМ в надземной биомассе растений, мг/кг

Чернозем типичный

Серая лесная почва

Содержание Cd в растениях мг/кг

Содержание Си в растениях мг/кг

Содержание Cd в растениях мг/кг

Содержание Си в растениях мг/кг

Контроль

1,8±0,01

21 ±0,30

2,3±0,02

28±0,23

1 ОДК

27±0,27

30±0,17

20±0,40

44±0,21

2 ОДК

29±0,30

65±0,25

27±0,21

102±0,45

5 ОДК

40±0,58

51 ±0,61

38±0,11

129±0,36

Таким образом, концентрация кадмия в побегах растений линейно зависела от уровня загрязнения почв этим металлом. Определенное значение в процессе аккумуляции кадмия горчицей имеет тип загрязненной почвы. Эта зависимость описывается следующими регрессионными линейными уравнениями:

где у - содержание кадмия в растениях, Xi - содержание кадмия в серой лесной почве. Коэффициент корреляции равен 0,91;

где у - содержание кадмия в растениях, х2 _ содержание кадмия в черноземе типичном. Коэффициент корреляции равен 0,84.

В отношении меди аккумулирующая способность горчицы во всех вариантах эксперимента и на контроле была выше в серой лесной почве по сравнению с черноземом. При выращивании растений на загрязненной медью серой лесной почве накопление ее в побегах горчицы имеет сходную с накоплением кадмия динамику: с увеличением концентрации меди в почве наблюдается рост содержания этого металла в побегах растений:

где у - содержание меди в растениях, х - содержание меди в серой лесной почве. Коэффициент корреляции равен 0,92 (Неведров и др., 2013в).

Однако в черноземной почве при увеличении концентрации меди в почве от 2 ОДК до 5 ОДК аккумулирующая способность горчицы заметно снижается. По всей вероятности, это происходит из-за превышения порога устойчивости к данному стресс-фактору и активации физиологических барьеров, препятствующих поступлению токсиканта в растительный организм (Квеситадзе и др., 2006).

Влияние возрастающих концентраций ТМ в почвах на длину побегов горчицы

Рис. 5.1. Влияние возрастающих концентраций ТМ в почвах на длину побегов горчицы

сарептской

При оценке влияния ТМ на высоту растений горчицы (Рисунок 5.1) отмечено, что внесенная в почву медь в дозе 55 мг/кг (1 ОДК) стимулирует рост побегов в длину как на черноземе, так и на серой лесной почве. В остальных вариантах эксперимента средняя высота побегов достоверно (Р=0,95) меньше контроля. На рисунке 15 заметно, что растения в серой лесной почве выше таковых на черноземе. Выявлена обратно пропорциональная зависимость длины побегов от содержания ТМ в загрязненных почвах обоих типов.

Аналогичная зависимость наблюдалась и в отношении синтеза биомассы: с увеличением концентрации поллютантов в почвах прирост биомассы снижался. Наибольшее количество надземной биомассы растений зафиксировано в сосудах с незагрязненными почвами с фоновым содержанием ТМ (Рисунок 5.2).

Влияние возрастающих концентраций кадмия и меди в почве на биомассу побегов

Рис. 5.2. Влияние возрастающих концентраций кадмия и меди в почве на биомассу побегов

горчицы сарептской

Показатели биологического выноса меди значительно превосходят показатели выноса кадмия во всех вариантах опыта, поскольку медь является био- фильным элементом с более высокой доступностью по сравнению с кадмием (Таблица 5.2). Высокие концентрации кадмия приводят к депрессии растений. Горчица сарептская более устойчива к присутствию повышенных концентраций меди.

Таблица 5.2

Биологический вынос кадмия и меди горчицей сарептской из почвы в зависимости от дозы загрязнения почвы ТМ

Уровень за- грязнения почвы, ОДК

Тип почвы

Чернозем типичный

Серая лесная почва

Биологический вынос Cd из почвы кг/га

Биологический вынос Си ИЗ почвы кг/га

Биологический вынос Cd из почвы кг/га

Биологический вынос Си ИЗ почвы кг/га

Фон

0,07

0,78

0,07

0,89

1 одк

0,64

0,86

0,64

1,23

2 ОДК

0,53

1,40

0,70

3,47

5 ОДК

0,48

0,94

1,1

2,06

Биоконцентрационный фактор ТМ растениями горчицы сарепской рассчитывался по формуле (5.4):

где Ср - содержание металла в золе растений (надземной части);

Сп _ содержание валовой формы металла в почве.

Таблица 5.3

Биоконцентрационный фактор растений ТМ горчицей сарептской

Уровень загряз- нения почвы, ОДК

Тип почвы

Чернозем типичный

Серая лесная почва

БКФ Cd

БКФ Си

БКФ Cd

БКФ Си

Фон

4,28±0,03

2,30±0,04

7,41 ±0,09

2,15±0,02

1 одк

5,40±0,07

0,54±0,02

4,00±-0,08

0,80±0,03

2 ОДК

2,90±0,06

0,59±0,03

2,70±0,05

0,92±0,07

5 ОДК

1,60±0,01

0,18±0,02

1,52±0,01

0,46±0,01

Биоконцентрационный фактор кадмия у горчицы заметно выше на черноземе типичном, загрязненном кадмием. На контроле данный показатель для серой лесной почвы в 1,7 раза превышает таковой на черноземе типичном (Таблица 5.3). При сравнении БКФ меди наблюдается обратное явление: коэффициент значительно выше на серой лесной почве, чем на черноземе типичном, исключением является контроль. Вероятнее всего, это связано с активностью металлов в почве. При выращивании горчицы сарептской на черноземе ионы кадмия активнее поступают в растения, чем на серой лесной почве (Таблица 5.2). Медь же, напротив, ведет себя активнее на серой лесной почве. В незагрязненной серой лесной почве доля мобильного кадмия выше, а мобильной меди ниже, чем на черноземе типичном. Этим объясняются данные по содержанию ТМ в горчице на контрольных образцах с фоновым содержанием металлов в почвах (Неведров, 201 Зв).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >