Влияние тяжелых металлов на посевные качества сельскохозяйственных культур

7. Малышев, Л.И. Флористические спектры Советского Союза / Л.И. Малышев // История флоры и расти-

тельности Евразии. - Л.: Наука. Ленингр. отд., 1972. - С. 17-40.

8. Малышев, Л.И. Особенности и генезис флоры Сибири (Предбайкалье и Забайкалье) / Л.И. Малышев, Г.А Пешкова. - Новосибирск: Наука, 1984. - 264 с.

9. Пыхалова, Т.Д. Флора хребта Улан-Бургасы (Восточное Прибайкалье) / Т.Д. Пыхалова, Т.Г. Бойков, О.А. Аненхонов. - Улан-Удэ: Изд-во бНц СО РАН, 2007. - 126 с.

10. Редкие и исчезающие растения Сибири / под ред. Л.И. Малышева, К.А. Соболевской. - Новосибирск:

Наука, 1980. - 224 с.

11. Сосудистые растения советского Дальнего Востока. - Л.: Наука, 1985-1996. - Т. 1-8.

12. Тахтаджян, А.Л. Система магнолиофитов / А.Л. Тахтаджян. - Л.: Наука 1987. - 439 с.

13. Теоретические и методические проблемы сравнительной флористики: мат-лы 2-го рабочего совещ. по

сравнительной флористике. - Л., 1987. - 283 с.

14. Толмачев, А.И. Роль миграций и автохтонного развития в формировании высокогорных флор земного

шара / А.И. Толмачев // Проблемы ботаники. - М.; Л.: Изд-во Ан СССР, 1960. - Т. 5. - С. 18-31.

15. Флора Восточной Европы. - СПб.: Мир и семья; Изд-во СПХФА, 2001. - Т. 10. - 670 с.

16. Флора Сибири. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987-1997. - Т. 1-13.

17. Швецова, Н.Е. Menispermum dauiicum DC. (Menispermaceae) в Западном Забайкалье: состояние и

перспективы охраны / Н.Е. Швецова, Т.Г. Бойков, Ю.А Рупышев // Проблемы сохранения разнообразия растительного покрова Внутренней Азии: мат-лы Всерос. науч. конф. с междунар. участием, 7-10 сентября 2004 г. - Улан-Удэ, 2004. - С. 100-102.

18. Danihelka, J. Vascular plants of the Bol'soj Chivyrkuj river valley, Barguzinskyi range / J. Danihelka, O.A.

Anenchonov, M. Chytry// Siberian naturalist. - Praha, 1995. - Vol. 1. - P. 91-11б.

'---------♦------------

УДК 632.122.1:631.416.9 Е.Н. Конышева

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ПОСЕВНЫЕ КАЧЕСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

В статье представлены результаты лабораторной оценки влияния тяжелых металлов на посевные качества сельскохозяйственных культур. Установлено стимулирующее действие растворов солей тяжелых металлов с низкими концентрациями на энергию прорастания семян. Присутствие в растворах тяжелых металлов оказало негативное влияние на полноценное развитие корней и ростков, за исключением соли кадмия при концентрации этого элемента в почве, соответствующей одной и двум ПДК.

Ключевые слова: тяжелые металлы, энергия прорастания, лабораторная всхожесть, сила начального роста.

Ye.N. Konysheva HEAVY METALS INFLUENCE ON CROPS SOWING QUALITIES

The laboratory estimation results of heavy metals influence on crops sowing qualities are given in the article. Stimulating action of heavy metals salt solutions with low concentrations on seeds germination energy is determined. Heavy metals availability in solutions made negative impact on high-grade development of roots and sprouts, except for cadmium salt at concentration corresponding to one and two maximum concentration limit of this element in soil.

Key words: heavy metals, germination energy, laboratory germinability, initial growth force.

Тяжелые металлы - одна из опаснейших групп веществ, загрязняющих окружающую среду. В почву они могут поступать с отходами промышленности, из атмосферы, со сточными водами, выбросами транспорта, минеральными удобрениями, пестицидами. В повышенных концентрациях тяжелые металлы способны накапливаться в почве, растениях, и, естественно, в продуктах питания человека, вызывая необратимые процессы, отрицательно влияющие на его жизнедеятельность [1-3]. Поэтому производство экологически безопасной продукции сельского хозяйства становится все более актуальной проблемой.

Действие металлов на растительный организм зависит от природы элемента, содержания его в окружающей среде, характера почвы, формы химического соединения, срока от момента загрязнения.

Наиболее общими проявлениями действия тяжелых металлов на растения являются ингибирование фотосинтеза, нарушение транспорта ассимилятов и минерального питания, изменение водного и гормонального обмена, торможение роста и развития [4].

Механизмы устойчивости растений к избытку тяжелых металлов могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации металлов, но проявлять к ним толерантность; другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций. Для большинства растений первым барьерным уровнем являются корни, где задерживается наибольшее количество тяжелых металлов, следующий - стебли и листья, и, наконец, последний - органы и части растений, отвечающие за воспроизводительные функции (чаще всего семена и плоды, а также корнеи клубнеплоды и др.) [5].

Большинство овощных культур возделывается на всей территории нашей страны: на полях сельскохозяйственных предприятий, дачных и приусадебных участках, и относятся к продуктам частого потребления. Капуста белокочанная по стратегической направленности - вторая культура после картофеля.

Состав капусты характеризуется высоким содержанием воды (до 90%) и клетчатки. Капуста обладает отменными вкусовыми качествами и многими полезными свойствами. По содержанию белков капуста превосходит свеклу, репу, брюкву, морковь и многие другие овощи. Белок капусты является источником незаменимых аминокислот, которые необходимы для работы почек, щитовидной железы и процессов кроветворения.

Капуста является основным поставщиком редких витаминов: витаминов и и К. Витамин и способствует заживлению язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Капуста является также источником витамина С. Причем он сохраняется в капусте в течение всего срока хранения. В меньшем количестве в капусте присутствуют остальные витамины: провитамин А (каротин), витамины В1, В2, В3, провитамин D, витамины Р, РР, Н.

Поэтому устойчивость белокочанной капусты к воздействию тяжелых металлов, к их накоплению и аккумуляции является актуальным вопросом, поскольку использование овощной продукции, содержащей повышенные концентрации тяжелых металлов, сопровождается накоплением их в организме человека. Причем это накопление происходит и при содержании металлов в концентрациях, гораздо ниже предельно установленных.

Цель настоящей работы - оценить влияние тяжелых металлов на всходы и первые периоды развития овощных культур.

В качестве объекта исследования выбрана белокочанная капуста «Золотой гектар». Это раннеспелый районированный сорт.

Для оценки влияния тяжелых металлов на посевные качества белокочанной капусты использованы лабораторные физиологические методы с применением рулонной технологии и стрессовых фонов (растворы солей тяжелых металлов). Тестирующим признаком являлись показатели энергии прорастания и лабораторной всхожести, а также изменение биомассы и величины проростков, корней, выращенных в стрессовых условиях, в сравнениии с этими показателями на контроле.

Отобранные семена закладывали в рулоны из фильтровальной бумаги. Далее рулоны помещали в вегетационные сосуды, где они постоянно находились во влажном состоянии. Объектами служили сто семян в одном рулоне, все опыты проводили в четырехкратных повторностях. Опытные варианты содержали растворы нитрата кадмия, нитрата свинца, сульфата меди, смесь нитратов кадмия и свинца, смесь нитрата свинца и сульфата меди с концентрацией 1, 2 и 5 ПДК. В качестве контроля использовали обычную воду.

В результате исследований (табл.) установлено, что на всех растворах солей тяжелых металлов с концентрацией 1 и 2 ПДК показатель энергии прорастания семян капусты «Золотой гектар» в среднем на 10% выше по сравнению с контролем. На растворах с концентрацией 5 ПДК этот показатель ниже контрольного, за исключением вариантов с РЬ(1\Юз)2 и СС(1\Юз)2+РЬ(МОз)2.

Отмечена достаточно низкая всхожесть семян капусты. При этом энергия прорастания семян в среднем на 20% выше их лабораторной всхожести. На растворах с концентрацией 1 ПДК лабораторная всхожесть семян ниже контрольной приблизительно на 18%, с концентрацией 2 ПДК - на 15%, с концентрацией 5 ПДК - на 19%. Исключением являются соли СС(1\Юз)2 (1 ПДК), СиЭО4 (1 ПДК) и СС(1\Юз)2+РЬ(1\Юз)2 (5 ПДК), на которых показатель лабораторной всхожести выше контрольного на 34; 14,8 и 19,6% соответственно. На растворах РЬ(1\Юз)2 (1 ПДК), СС(ЫОз)2+РЬ(ЫОз)2 (2 ПДК) и СС(1\Юз)2 (5 ПДК) лабораторная всхожесть приблизительно равна контрольной.

Повышенные по сравнению с контролем показатели энергии прорастания и лабораторной всхожести на растворах солей тяжелых металлов, возможно, связаны с дополнительным питанием растений, получаемым благодаря анионной группе 1\Юз.

Показатели посевных качеств капусты «Золотой гектар»

Вариант Содержание тяжелых металлов

ПДК 2 ПДК 5 ПДК

Энергия прорастания, %

Контроль 54,0±1,6

Сс1(\0з)2 63,3±3,1 64,6±2,9 45,0±1,4

РЬ(\0з)2 63,3±3,1 61,1±2,7 58,3±2,3

СиЭ04 56,7±2,6 56,6±3,2 38,3±3,1

СС(\0з)2+РЬ(\0з)2 69,4±0,9 73,3±2,5 58,3±2,1

РЬ(\0з)2+СиЭ04 65,2±1,5 69,0±3,0 41,7±3,5

НСР о,оі- * 27,5 Э7,2 29,1

НСР 0,05- ** 16,0 21,7 16,9

Лабораторная всхожесть, %

Контроль 46,0±2,4

СС(\0з)2 61,7±1,2 42,1±1,9 46,7±2,2

РЬ(\0з)2 46,7±2,7 36,7±2,2 36,7±1,1

СиЭ04 52,8±2,9 42,7±1,8 33,3±2,3

СС(\0з)2+РЬ(\0з)2 38,3±1,1 48,3±2,2 55,0±3,5

РЬ(\0з)2+СиЭ04 36,3±1,5 36,7±2,5 33,3±3,1

НСР о,оі * 28,4 Э7,0 22,з

НСР 0,05 ** 16,6 21,6 1з,з

Анализ силы начального роста капусты показал различное влияние тяжелых металлов на развитие растений. Угнетение длины корней произошло на всех растворах солей тяжелых металлов с концентрацией 5 ПДК (рис. 1). Соль CuSO4 оказала достоверное (Р<0,05) негативное влияние на длину корней при концентрациях 2 ПДК и 5 ПДК (Р<0,01). Также установлено достоверное негативное влияние (Р<0,01) смеси солей РЬ(1\Юз)2+Си304 при концентрациях 1 и 5 ПДК.

Увеличение длины корней на 39% по сравнению с контролем происходит на растворе соли Cd(NOз)2 при концентрации 1 ПДК и на 30,8 % при концентрации 2 ПДК; на растворе РЬ^Оз)2 при концентрации 1 ПДК на 14,9 %. Установлено достоверное (Р<0,05) положительное влияние смеси солей Cd(N0з)2+Pb(N0з)2 на увеличение длины корней на 56% по сравнению с контролем при концентрации 2 ПДК.

60

50

40

30

20

10

о

Iпдк 2пдк ш5пдк

ш 1 _ 1 1

щ и

і г

I р и

¥

&

&

&

Рис.1. Изменение длины корней капусты под влиянием солей тяжелых металлов, мм

Угнетение массы корней происходит на всех растворах солей с концентрацией 5 ПДК (рис. 2). Установлено достоверное негативное влияние раствора соли CuSO4 с концентрацией 5 ПДК (Р<0,05) и смеси солей РЬ^0з)2+СиЭ04 с концентрацией 5 ПДК (Р<0,01).

ПДК І 2ПДК  5ПДК

0,02 0,016

0,012 0,008 0,004 О

Рис. 2. Изменение массы корней капусты под влиянием солей тяжелых металлов, мг

Положительное влияние на величину массы корней оказал раствор соли СС(1\Юз)2 с концентрацией 1 ПДК, достоверное (Р<0,01) положительное влияние оказала смесь солей СС(1\Юз)2+РЬ(1\Юз)2 с концентрацией 1 ПДК. На растворах с концентрацией 2 ПДК масса корней приблизительно равна контрольной.

Вызывает интерес тот факт, что смесь солей РЬ(1\Юз)2+СиЗО4 оказала достоверное (Р<0,01) негативное влияние на длину корней капусты при концентрации соответствующей одной ПДК этих элементов в почве, при этом их масса стала выше контрольной на 44% .

На растворе соли СС(1\Юз)2 с концентрацией 1 и 2 ПДК длина ростков больше контрольной на 11,5 и 5,7% соответственно. На остальных растворах длина ростков не значительно отличается от контрольной (рис. 3).

Рис. 3. Изменение длины ростков капусты под влиянием солей тяжелых металлов, мм

На всех растворах с концентрацией 5 ПДК установлено достоверное (Р<0,01) негативное влияние тяжелых металлов на длину ростков, а также на растворе СиЭО4 с концентрацией 2 ПДК.

Достоверное угнетение массы ростков (Р<0,01) происходит на всех растворах с концентрацией 5 ПДК, а также на растворе СС(1\Юз)2+РЬ(1\Юз)2 (2 ПДК), СиЭО4 и РЬ(1\Юз)2+СиЗО4 (ПДК) с достоверностью Р<0,05 (рис. 4). Раствор СС(1\Юз)2 с концентрацией 1 ПДК оказал положительное влияние на массу ростков. На растворах РЬ(1\Юз)2 и СС(1\Юз)2+РЬ(1\Юз)2 с концентрацией 1 ПДК масса ростков приблизительно равна контрольной, в остальных случаях она значительно ниже.

Рис. 4. Изменение массы ростков капусты под влиянием солей тяжелых металлов, мг

Таким образом, в результате исследований установлено стимулирующее действие растворов солей тяжелых металлов с низкими концентрациями на показатель энергии прорастания семян капусты «Золотой гектар», при этом лабораторная всхожесть оказалась достаточно низкой. Присутствие в растворах тяжелых металлов оказало негативное влияние на полноценное развитие корней и ростков, за исключением соли кадмия при концентрации соответствующей одной и двум ПДК этого элемента в почве. Выявлено, что уменьшение ростовых показателей не во всех случаях сопровождается снижением общей биомассы растений капусты.

Литература

1. Минеев, В.Г. Экологические проблемы агрохимии / В.Г. Минеев. - М.: Изд-во МГУ, 1988. - 285 с.

2. Белякова, Т.М. Медико-биохимические проблемы экологической безопасности населения России / Т.М. Белякова, Т.М. Дианова, Т.В. Крамкова // Техногенез и биохимическая эволюция таксонов биосферы. - М.: Наука, 2003. - С. 275-288.

3. Ермаков, В.В. Биогеохимическая эволюция таксонов биосферы в условиях техногенеза / В.В. Ермаков // Техногенез и биохимическая эволюция таксонов биосферы. - М.: Наука, 2003. - С. 5-22.

4. Кузнецова, Т.Ю. Влияние кадмия на состав жирных кислот липидов в побегах карельской березы in vitro / Т.Ю. Кузнецова, Л.В. Ветчинникова, А.Ф. Титов, М.К. Ильинова // Физиология растений. - 2008. - Т. 55. - №5. - С. 731-737.

5. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва - растение / В.Б. Ильин. - Новосибирск: Наука, 1991. -151 с.

♦

УДК 639.02 (541.54) И.А. Савченко, А.П. Савченко, Н.А. Кизилова

ЗНАЧЕНИЕ ГАСТРОЛИТОВ В ЖИЗНИ ТЕТЕРЕВИНЫХ ПТИЦ ЦЕНТРАЛЬНОЙ СИБИРИ

В работе рассматривается значение гастролитов в жизни тетеревиных птиц Центральной Сибири. Показано различие массы гастролитов у рябчика, глухаря и тетерева по сезонам года, прослежены ландшафтно-зональные особенности распределения птиц. Установлена фактически линейная зависимость между массой гастролитов и плотностью населения рябчика. Даны рекомендации по рациональному использованию ресурсов рассматриваемых видов.

Ключевые слова: гастролиты, тетеревиные птицы, рябчик, тетерев, глухарь.

I.A. Savchenko, A.P. Savchenko, N.A. Kizilova GASTROLITS VALUE FOR THE GROUSE BIRDS LIFE IN THE CENTRAL SIBERIA

Gastrolits value for the grouse birds life in the Central Siberia is considered in the article. Difference of ga-strolit mass of hazel grouse, wood-grouse and black grouse in the year seasons is shown and landscape-zone distribution peculiarities are observed. Actually linear dependence between gastrolit mass and population density of a hazel grouse is determined. Recommendations on rational use of the considered species recourses are given.

Keywords: gastrolits, grouse birds, hazel grouse, black grouse, wood-grouse.

Введение

Представители семейства тетеревиных птиц (Tetraonidae) издавна привлекают внимание, являясь, с одной стороны, неотъемлемым звеном бореальных лесов, с другой, - важным объектом охоты на территории Сибири. Их обилие определяется не только прямым изъятием, но и целым рядом экологических причин, оказывающих влияние на современное состояние как отдельных видов, так и ресурсов в целом. Переход тетеревиных на более грубые растительные корма в зимний период сопровождается рядом физиологических и поведенческих особенностей. Одна из них связанна с вылетом, а в некоторых местах и перелетом птиц, например, глухаря, на «галечники». Известно, что твердые частицы - гастролиты, постоянно или временно присутствующие в мускульном отделе желудка, играют важную роль в механическом размельчении грубых растительных кормов [10; 27]. Их количество осенью у самцов глухаря в среднем составляет около 1000 шт., у самок - свыше 800 [21]. Минеральный состав гастролитов разнообразен - это кварц, полевой шпат, кальцит, криолиты [2]. Как показывают экспериментальные исследования, коэффициент усвоения зимних кормов у тетеревиных положительно коррелирует с количеством гастролитов в желудке [1], однако в природе доступность минеральных твердых частиц далеко неравномерна. Обычно более интенсивно птицы заглатывают гастролиты поздно осенью, вылетая на галечные косы, гравийные лесовозные дороги, берега лесных ручьев и речек, отмели, песчаные карьеры, обрывы террас, звериные тропы и проселочные дороги [3; 8; 9; 13; 14; 20; 24; 26; 27]. Появление их в таких местах сопряжено не только с необходимостью поиска, усилением фактора беспокойства, но и с повышенной гибелью [12; 22; 23].

Целью данной работы является изучение роли гастролитов в жизненном цикле представителей семейства Tetraonidae на территории Центральной Сибири, для чего анализируется динамика массы гастролитов в течение года у разных видов, рассматриваются особенности ландшафтно-зонального распределения тетеревиных в зависимости от наличия и доступности гастролитов.

Материалы и методы исследований

В основу настоящей работы положены результаты полевых исследований авторов 2002-2008 годов, выполненных на территории Центральной Сибири - Обь-Енисейском междуречье и предгорьях Восточного Саяна (54°89'1\1, 94°Э4'Е). В большинстве случаев применены стандартные методики изучения птиц и их количественных оценок. Маршрутные учеты проводили в соответствии с методическими рекомендациями Ю.С. Равкина [16] и Ю.С. Равкина и др. [15]. Для определения массы гастролитов обрабатывали содержимое мускульных отделов желудков тетеревиных птиц, добытых в летне-осенний и зимне-весенний периоды. Пу-