УДК 631.95
ЗАЩИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ГУМАТА НА ПРОРОСТКИ ПШЕНИЦЫ В ПРИСУТСТВИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Т. А. Кирдей, доцент кафедры селекции,
ботаники и экологии,
ФГБОУ ВПО Ивановская государственная
сельскохозяйственная академия
имени академика Д. К. Беляева,
Т.А.Kirdey@mail.ru
Изучено влияние гуминового препарата из торфа на фитотоксичность меди, кадмия и свинца. Семена пшеницы (Triticum aestivum L.) проращивали на растворах тяжелых металлов в концентрациях 0,5, 1 и 2 мМ/л с добавлением гумата или без него. Установлено, что тяжелые металлы снижают всхожесть и морфологические показатели проростков семян. Степень токсичности металлов для корней проростков пшеницы характеризуется убывающим рядом Cu > Cd . Pb, для побегов — Cd > Cu >Pb. Гуминовый препарат существенно снизил токсическое действие тяжелых металлов. Для оценки эффективности гумата предложено использовать коэффициент протекторного действия.
The influence of a humic peat preparation on phy-totoxicity of copper, cadmium and lead was studied. Seeds of wheat (Triticum aestivum L.) were germinated on heavy metals solutions in concentrations 0,5, 1 and 2 mM/l with or without humate addition. Heavy metals were stated to reduce seed germination and morphological characteristics of seedlings. Toxicity level of metals for roots is characterized by of decreasing line Cu > Cd . Pb, for shoots — Cd > Cu > Pb. The humic preparation reduced heavy metals toxical influence greatly. For assessment of humante effectiveness coefficient of protective action was suggested.
Ключевые слова: гумат, тяжелые металлы, фитотоксичность, пшеница.
Keywords: humante, heavy metals, phytotoxicity, wheat.
Техногенное загрязнение вызвало устойчивый рост содержания тяжелых металлов в окружающей среде. В результате изменяется состояние экосистем — снижается видовое разнообразие, развивается техногенная сукцессия. Свинец и кадмий принадлежат к наиболее распространенным техногенным загрязнителям, что связано с высокой интенсивностью их поступления в биосферу и многообразием источников загрязнения [1]. Самым высоким уровнем токсичности среди тяжелых металлов в соответствии с рядом Ирвинга-Вильямса обладает медь [2].
Одним из способов восстановления нарушенных экосистем, снижения токсичности тяжелых металлов может стать использование гуматов (солей гуминовых кислот), которые получают при производстве гуминовых препаратов из торфа, бурого угля, сапропеля. Исследования влияния гуминовых веществ на фитотоксичность тяжелых металлов немногочисленны [3, 4]. В связи с этим цель работы заключалась в изучении влияния гуминового препарата из торфа [5] на прорастание семян и рост проростков пшеницы в присутствии солей меди, кадмия и свинца, а также выявление особенностей комбинированного действия тяжелых металлов.
Объектами исследования были растения яровой пшеницы (ТгШеиш аввИииш Ь.) сорта Приокская. Семена проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге с растворами сульфатов меди, кадмия, свинца и их сочетаний в концентрациях 0,5, 1 и 2 мМ/л при температуре 20—22 °С. Гуминовый препарат использовали в концентрации 0,01 %. Степень металлоустойчивости проростков определяли по соотношению длины органов растений на опытном и контрольном вариантах. Коэффициент протекторного действия гумата рассчитывали как соотношение массы органов растений, выращенных при использовании гуминового препарата и без гумата. Коэффициент токсичности металлов определяли по степени металлоустойчи-вости органов растений. При проведении математической обработки результатов эксперимента использовали дисперсионный анализ.
В результате проведенных исследований установлено, что с ростом концентрации солей тяжелых металлов снижается всхожесть семян (в среднем на 9—11 %). Достоверное снижение длины корневой системы проростков наблю-
дается на всех вариантах опыта, за исключением сульфата свинца. Наилучшим показателем металлоустойчивости проростков может служить отношение длины корневой системы опытных растений к длине корней контрольных растений [6], представленные в табл. 1. Степень металлоустойчивости проростков снижается с увеличением концентрации солей тяжелых металлов. Степень токсичности металлов для корней проростков пшеницы характеризуется убывающим рядом Си > Сё . РЬ. Очевидно, что токсичность свинца значительно ниже, чем меди и кадмия.
Токсическое действие тяжелых металлов вызвало значительное снижение длины побегов проростков пшеницы на всех вариантах опыта, за исключением сульфата свинца в концентрации 0,5 мМ/л. По степени металлоустойчивос-
ти побегов тяжелые металлы располагаются в ряд убывающей токсичности: Сё > Си > РЬ, т. е. для корней проростков токсичность меди выше, чем кадмия, а для побегов — наоборот.
По рассчитанным коэффициентам токсичности металлов можно оценить взаимодействие ионов меди, кадмия и свинца. Очевидно, что токсичность металлов возрастает с ростом концентрации солей. Совместное действие нескольких металлов менее токсично, чем действие отдельных компонентов, что свидетельствует об антагонизме ионов, который может быть связан с конкурентным взаимодействием при их поступлении в растение.
Защитное действие гумата оценивали по коэффициенту протекторного действия (табл. 2), для определения которого целесообразнее использовать изменение длины корней пророст-
Таблица 1
Степень металлоустойчивости проростков пшеницы, %
Варианты Си804 саво4 РЪ804 си + са Си + РЪ са + ръ си + са + ръ
Побеги
1. 0,5 мМ 80,3 60,7 116,4 56,0 74,8 78,2 69,5
2. 0,5 + Гумат 81,1 75,1 108,5 67,0 80,5 88,6 80,0
3. 1 мМ 48,4 34,6 120,9 50,0 54,4 55,6 55,1
4. 1 + Гумат 36,6 35,3 88,1 33,2 41,1 41,4 34,1
5. 2 мМ 29,2 21,3 71,8 26,8 36,7 31,0 30,5
6. 2 + Гумат 29,2 25,3 70,4 28,4 55,1 31,6 31,7
Корни
1. 0,5 мМ 14,2 22,4 87,9 7,3 13,8 44,8 19,3
2. 0,5 + Гумат 9,1 22,4 82,7 15,6 29,1 45,6 23,7
3. 1 мМ 4,4 7,0 109,2 4,9 13,4 23,6 9,2
4. 1 + Гумат 4,7 11,9 100,5 11,7 12,2 28,9 7,3
5. 2 мМ 1,9 3,3 62,6 4,6 5,1 11,2 6,7
6. 2 + Гумат 4,7 5,1 88,5 7,7 17,3 15,5 14,1
Таблица 2
Коэффициент протекторного действия гумата
Варианты Вода си804 саво4 РЪ804 си + са си + РЪ са + ръ си + са + ръ
Побеги
1. 0 мМ 1,17 — — — — — — —
2. 0,5 мМ — 0,99 1,21 0,91 1,17 1,05 1,11 1,12
3. 1 мМ — 1,07 1,44 1,03 0,94 1,07 1,05 0,87
4. 2 мМ — 1,11 1,27 1,09 Корни 1,18 1,66 1,02 1,15
1. 0 мМ 1,11 — — — — — — —
2. 0,5 мМ — 0,69 1,08 1,01 2,30 2,27 1,10 1,32
3. 1 мМ — 1,32 2,16 1,16 3,00 1,15 1,22 1,00
4. 2 мМ — 2,55 1,58 1,45 1,70 3,51 1,42 2,16
200
Биоэкология
№ 2, 2014
ков. Протекторная роль гумата увеличивается с ростом концентрации солей тяжелых металлов. Обнаружено также усиление эффективности гумата при использовании совместно с несколькими металлами — медью и кадмием, медью и свинцом.
Библиографический список
Таким образом, установлено защитное действие гумата на фитотоксичность изученных металлов. Протекторное действие гумата усиливается с ростом концентрации солей тяжелых металлов, а также при использовании смесей различных металлов.
1. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. — Л.: Агропромиздат, 1987. — 142 с.
2. Yruela I. Copper in Plants: Acquisition, Transport and Interactions // Funct. Plant Biol. — 2009. — V. 36. — P. 409—430.
3. Христева Л. А. К природе действия физиологически активных гумусовых веществ на растения в экстремальных условиях // Гуминовые удобрения: Теория и практика их применения. — Днепропетровск, 1977. — Т. 6. — С. 3—15.
4. Семенов А. А. Влияние гуминовых кислот на устойчивость растений и микроорганизмов к воздействию тяжелых металлов / Автореферат дисс. канд. биол. наук. — М., 2009. — 25 с.
5. Калинников Ю. А., Вашурина И. Ю., Кирдей Т. А. Способ получения жидких торфяных гуматов / Патент на изобретение № 2310633. — Бюл. № 32, 2007.
6. Кирдей Т. А. Снижение токсического действия свинца на проростки пшеницы в присутствии гумата // Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков: сборник материалов 1-й Международной научно-практической конференции / Под общ. ред. С. С. Чернова. — Новосибирск: ООО агентство «СИБПРИНТ», 2013. — С. 13—17.
THE PROTECTIVE EFFECT OF HUMATE ON WHEAT SEEDLINGS WITH HEAVY METALS
T. A. Kirdey, Associate Professor of the Department of Selection, Botany and Ecology, Ivanovo State Agricultural Academy n amed after academician D. K. Belyaev
References
1. Alexeev Y. V. Heavy metals in soils and plants. — Leningrad, Agropromizdat, 1987. — 142 p. (in Russian).
2. Yruela I. Copper in Plants: Acquisition, Transport and Interactions. Funct. Plant Biol., 2009. — Vol. 36. — Pp. 409—430.
3. Christeva L. A. By the action of physiologically active humic substances on plants in extreme conditions. Humic fertilizers: Theory and practice of their application. — Dnepropetrovsk, 1977. — Vol. 6. — Pp. 3—15. (in Russian).
4. Semenov A. A. Influence of humic acids on the resistance of plants and microorganisms to the effects of heavy metals Thesis abstracts cand. Biol. Sciences. — Moscow, 2009. — 25 p. (in Russian).
5. Kalinnikov Y. A., Vashurina I. Y., Kirdey T. A. Method of obtaining liquid peat humates. Patent for invention № 2310633. — Bul. No. 32, 2007. (in Russian).
6. Kirdey T. A. Reducing the toxic effect of lead on wheat seedlings in the presence of humate. Agricultural Sciences and agro-industrial complex at the turn of the century: materials of the 1 International scientifically-practical Conference/ Under obsch. red. S. S. Chernova. — Novosibirsk: LLC agency SIBPRINT, 2013. — Pp. 13—17. (in Russian).
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.