Динамика транслокации тяжелых металлов в побеги растений

Для исследования была отобрана серая лесная почва городского парка «Им. Героев Гражданской войны». Глубина отбора 0-20 см.

В вегетационные сосуды помещалось по одному килограмму отобранной почвы и высаживались семена растений горчицы сарептской и ячменя обыкновенного. Густота посева стандартная. Растения ячменя и горчицы высаживались в девять вегетационных сосудов каждое. На десятые сутки после посадки бралось по одному контейнеру с ячменем и горчицей и проводился укос побегов и извлечение корневых систем с последующей отмывкой в растворе «Три- лона Б». Затем растительные образцы высушивались до постоянной массы, далее извлечение корней и укос побегов производили каждые 5 суток.

А.Ф. Титов (2007) в своей работе «Устойчивость растений к тяжелым металлам» пишет: «На накопление тяжелых металлов растениями оказывают влияние три важных фактора: сезон и погодные условия года; условия эксперимента (содержание кадмия и цинка в растениях-аккумуляторах было значительно выше при выращивании их на питательном растворе с добавлением этих элементов, чем на почвах, загрязненных ими); возраст растений (в экспериментах установлено, что содержание свинца в надземных органах 30-дневных растений овса по сравнению с 7-дневными существенно уменьшалось (в 1,5-14 раз в зависимости от концентрации металла в корнеобитаемой среде). В отличие от этого у растений бобов отмечено увеличение содержания цинка и кадмия в корнях и побегах от фазы 4-х листьев к фазе созревания семян. У пшеницы же с возрастом растений содержание цинка в надземной биомассе повышалось, а кадмия - снижалось» (Титов и др., 2007).

Согласно описанной модели опыта, изучалось влияние продолжительности вегетации (возраста растений) на накопление тяжелых металлов органами горчицы и ячменя.

Из данных, приведенных в таблице 5.7, следует, что горчица сарептская при малых сроках выращивания (10-20 суток) обладала относительно большой урожайностью по сравнению с ячменем обыкновенным. К тому же отмеченные темпы прироста продукции биомассы намного стремительнее, чем у ячменя.

Таблица 5.7

Зависимость сухой массы растений от продолжительности вегетации

Растение

Абсолютно сухая масса побегов, г/сосуд

Продолжительность вегетации

10 суток

15 суток

20 суток

Горчица сарептская

1,78±0,02

2,78±0,03

2,95±0,02

Ячмень обыкновенный

0,95±0,01

1,05±0,01

1,26±0,01

Аккумулирующая способность горчицы сарептской по отношению к цинку при выращивании ее в лабораторных условиях на серых лесных почвах с высоким содержанием тяжелых металлов (Zn, Си, РЬ) более чем в два раза превосходит последнюю у ячменя обыкновенного. Подобная тенденция характерна как для корневых систем растений, так и для надземных органов (Рисунок 5.8).

Содержание цинка в органах растений горчицы сарептской и ячменя обыкновенного в зависимости от продолжительности вегетации

Рис. 5.8. Содержание цинка в органах растений горчицы сарептской и ячменя обыкновенного в зависимости от продолжительности вегетации.

В корнях и побегах горчицы заметно снижение содержания цинка в органах в период от 10 до 15 суток вегетации и увеличение концентрации металла на двадцатые сутки. Самая высокая концентрация цинка в корнях растения наблюдалась на 20-е сутки, в побегах - в первые десять суток выращивания.

Аналогичное горчице явление характерно и для корней ячменя: незначительное снижение содержания цинка в период от 10 до 15 суток. Содержание цинка в побегах ячменя не зависит от продолжительности вегетации и практически неизменно на протяжении всех 20-ти суток выращивания. Максимальные концентрации для корней и побегов зафиксированы у растений в первые десять суток выращивания.

В отношении меди оба растения демонстрируют схожую реакцию. Содержание металла в побегах и ячменя, и горчицы практически одинаково и мало зависит от продолжительности вегетации, можно отметить лишь небольшое превосходство побегов горчицы при 10 сутках выращивания (Рисунок 5.9).

Содержание меди в органах растений горчицы сарептской и ячменя обыкновенного в зависимости от продолжительности вегетации

Рис. 5.9. Содержание меди в органах растений горчицы сарептской и ячменя обыкновенного в зависимости от продолжительности вегетации

Объемы накопления меди корневыми системами растений явно превышают таковые у побегов. Наблюдается обратная зависимость содержания меди в корнях горчицы и ячменя от продолжительности их выращивания, у ячменя эта зависимость выражена более отчетливо. Максимальное содержание металла у растений при десяти сутках вегетации (Рисунок 5.9).

Накопление свинца корневыми системами растений ячменя и горчицы схоже с накоплением меди: с увеличением продолжительности выращивания культур падает их аккумулирующая способность. У побегов ячменя отмечена аналогичная зависимость. В период вегетации от 10 до 15 суток содержание свинца в побегах горчицы возрастает в 1,6 раза, затем снова снижается до первоначального уровня (Рисунок 5.10).

Содержание свинца в органах растений горчицы сарептской и ячменя обыкновенного в зависимости от продолжительности вегетации

Рис. 5.10. Содержание свинца в органах растений горчицы сарептской и ячменя обыкновенного в зависимости от продолжительности вегетации

Корневая система горчицы сарептской по показателю депонирования свинца обладает значительным превосходством над корневой системой ячменя обыкновенного. При сравнении аккумуляции свинца побегами культур можно отметить, что у ячменя она несколько выше, чем у горчицы. В первые 10 суток вегетации содержание свинца в побегах обоих растений практически равнозначно. Транслокационный фактор свинца у ячменя и горчицы в период вегетации 10 суток практически одинаков, а в период от 15 до 20 суток у ячменя он значительно выше, чем у горчицы (Таблица 5.8).

Транслокационный фактор меди так же, как и у свинца, равен на десятые сутки выращивания, а при более продолжительной вегетации культур ТФ ячменя намного выше, чем у горчицы. ТФ цинка у обоих растений имеет практически равные значения, но в период 10 суток выращивания у горчицы наблюдается превосходство в скорости транспорта металла из корней в побеги (Таблица 5.7).

В целом транспорт цинка из корней в побеги у культур ячменя обыкновенного и горчицы сарептской как минимум в 2 раза превосходит транспорт меди и свинца. Это говорит о лучшей биологической доступности цинка по сравнению с другими исследуемыми металлами. Все значения ТФ цинка находятся в области единицы (Таблица 5.8), это еще раз подтверждает, что растения горчица сарептская и ячмень обыкновенный являются его гипераккумуляторами. Накопление меди и свинца в таком количестве не происходит.

Таблица 5.8

Транслокационный фактор (ТФ) ТМ в зависимости от продолжительности

вегетации растений

Растение

Металл

Транслокационный коэффициент

Продолжительность вегетации

10 суток

15 суток

20 суток

Горчица сарептская

Zn

1,12±0,02

0,93±0,02

0,88±0,03

Си

0,26±0,04

0,24±0,05

0,25±0,03

РЬ

0,08±0,01

0,11 ±0,01

0,08±0,04

Ячмень обыкновенный

Zn

0,81 ±0,04

0,96±0,01

0,87±0,01

Си

0,29±0,01

0,34±0,06

0,52±0,02

РЬ

0,11 ±0,01

0,30±0,02

0,29±0,01

Пересчет биологического выноса цинка, меди и свинца (Таблица 5.9) указывает на то, что горчица сарептская на серых лесных почвах обладает высокой фиторемедиационной способностью по отношению к цинку и в 5 раз превосходит таковую у ячменя.

Биологический вынос цинка и меди растениями горчицы и ячменя растет с увеличением срока их выращивания. Вынос свинца в период 10-15 суток возрастает, а в период 15-20 суток снижается, что так же характерно для обоих видов растений. Биологический вынос металлов ячменем обыкновенным значительно ниже, чем горчицей сарептской, это объясняется тем, что горчица во всех временных периодах продуцировала больше биомассы (Таблица 5.9).

Таблица 5.9

Биологический вынос ТМ побегами растений в зависимости от продолжительности вегетации

Растение

Металл

Биологический вынос металлов, кг/га

Продолжительность вегетации

10 суток

15 суток

20 суток

Г орчица сарептская

Zn

6,88±0,14

8,24±0,09

9,46±0,11

Си

0,63±0,03

0,84±0,01

0,86±0,07

РЬ

0,55±0,04

0,75±0,04

0,44±0,02

Ячмень обыкновенный

Zn

1,49±0,02

1,52±0,05

1,84±0,03

Си

0,27±0,01

0,28±0,03

0,33±0,01

РЬ

0,26±0,02

0,47±0,01

0,41 ±0,01

Важно отметить, что при формировании выноса меди и свинца из серой лесной почвы культурами ячменя и горчицы основополагающую позицию занимает количество надземной биомассы.

Ряд биологической доступности металлов для изучаемых растений выглядит следующим образом: Zn> Си >РЬ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >