Особенности металлоаккумулирующей способности фитомассы орехов грецкого и черного

УДК 630.181.7:634.5

ОСОБЕННОСТИ МЕТАЛЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ФИТОМАССЫ ОРЕХОВ ГРЕЦКОГО И ЧЕРНОГО

Малышева З.Г. - канд. с.-х. наук, доцент, докторант ФГОУ ВПО ”Новочеркасская государственная мелиоративная академия ”

По результатам исследований определены связи содержания тяжелых металлов в различных частях надземной фитомассы орехов грецкого и черного. На основании этого проведено районирование степной зоны Северного Кавказа по функциональному предназначению орехоплодных.

Ключевые слова: ОСОБЕННОСТИ МЕТАЛЛОАККУМУЛИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ФИТОМАССА ОРЕХ ГРЕЦКИЙ ЧЕРНЫЙ

Среди орехоплодных орехи грецкий и черный весьма сходны в биологическом и ценотическом отношениях. Их мощные кроны объединяют большую поверхность сложных листьев. Такой лист своим клейким черешком объединяет 7 - 9 частично опушенных листочков ореха грецкого и 11 -23 - ореха черного. Этим можно обосновать гипотезу о высокой металлоаккумулирующей способности фитомассы орехов грецкого и черного.

Вероятно, в тех местах где металлоаккумуляция мало заметна, ореховые насаждения будут обладать приоритетной лечебно - пищевой функцией, а там, где отмечается накопление тяжелых металлов (ТМ) - защитной (мелиоративной) функцией.

Эту гипотезу проверяли в 2000 - 2004 гг. в субрегионе Северного Кавказа, охватывающим степную зону в пределах Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краев. В субрегионе выделили два-

дцать опытных участков с насаждениями орехов грецкого и черного (возраст 35 - 45 лет).

По результатам опытов рассчитывали коэффициенты концентрации отдельных металлов в почве (относительно фона почв), листьях побегах и околоплодниках (относительно ПДК фитотоксичности), ядрах (относительно ПДК для пищевых продуктов). В дальнейшем вычисляли суммы коэффициентов концентрации металлов в почве и фракциях фитомассы растений, а также - коэффициенты биологического накопления (КБН) этих металлов, как отношения реального содержания соответствующих металлов во фракциях фитомассы и почвах.

Регрессионный анализ полученных данных позволил получить уравнения связи содержания ТМ в листьях ('л, мг/кг сухого вещества) и слое почв 0 - 20 см (Б1, мг/кг сухой почвы).

- Си Wл = 4,55 + 0,1681 при г = 0,503 ± 0,167;

- N1 = 5,85 • 1,01й1 при г = 0,699 ± 0,114;

- 7п Wл = 12,8 1п Й1 - 21,38 при г = 0,444 ± 0,180;

- Со Wл = 1/

- РЬ Wл = 0,33Й1 - 2,21 при г = 0,736 ± 0,103;

- са Wл = 0,51 + 0,22 1п Й1 при г = 0,637 ± 0,133

В составе атмосферных выпадений Мп и Сг принимают незначительное участие. Поэтому связи содержания этих микроэлементов в листьях и почве не существенны: Мп г = 0,143; для Сг - г = 0,284. Уравнения связи содержания валовых форм ТМ в побегах ('п, мг/кг сухого вещества) и почве достоверны только:

- для Си 'п = 2,37 + 0,11 Б1 при г = 0,568 ± 0,152;

- для N1 'п = 0,51 + 0,11 Б1 при г = 0,799 ± 0,080;

Другие металлы, судя по коэффициентам тесноты связей, в побегах накапливаются незначительно: для Со г = 0,165; 7п - г = 0,347; РЬ - г = 0,380; Сё - г = 0,067.

В опаде и формировании подстилки околоплодники и ядра участвуют мало. Поэтому связь между содержанием металлов в околоплодниках ^о, мг/кг) и почве прослеживается только:

- по 7п Wо = 6,51 1п Й1 - 16,24 при г = 0,573 ± 0,150;

- а в ядрах и почв - по Си Wя = 4,07 + 0,6 Й1 при г = 0,502 ± 0,163.

Связи содержания других техногенных металлов в околоплодниках и почвах являются слабыми, а в ядрах и почвах они отсутствуют. Возможно, что эти металлы попадают в ядра другими путями. Один из таких путей -проникновение некоторых металлов в ядра через перикарп, на липкой и шершавой поверхности которого накапливаются поллютанты с атмосферной пылью. При этом, не все металлы свободно проникают в ядра из пери-карпа через эндокарп, формирующийся на начальных этапах развития плодов. Поэтому уравнения связи получили только для валовых форм:

- Со W я = 4,37 1п W о - 2,38 при г = 0,778 ± 0,090;

- са W я = 0,05 - 0,0001 / W о при г = 0,503 ± 0,167;

- Си W я = 11,41 1п W о - 3,11 при г = 0,489 ± 0,170.

Коэффициенты тесноты связи оказались не достоверными для N1 (г = 0,110), 7п (г = 0,07) и РЬ (г = 0,385). Возможно, что избирательность поступления ТМ в ядра определяется эндокарпом, формирующимся на начальных этапах развития плодов.

В целом ТМ - Си, N1, 7п, Со, РЬ, Сё, переносимые в пыле - воздушных потоках или выпадающие на насаждения из атмосферы с аэрозолями, накапливаются в листьях, побегах и околоплодниках. Поэтому в фитомассе насаждений (фракции, участвующие в опаде) происходит биологическое накопление валовых форм металлов. Суммы КБН по ореху грецкому можно представить следующим рядом: Ботанический сад - 8.43; лесхозы: Ростовский - 8.37; Усть - Донецкий - 8.64; Шахтинский -5.93; Краснодарский

- 6.32; Крымский - 8.08; Невинномысский - 8.41; Калаусский - 10.67; Бештаугорский - 7.26; Ставропольский - 6.63; Петровский - 10.37.

Аналогичный ряд КБН для ореха черного выглядит следующим образом: Ботанический сад - 6.92; лесхозы: Мартыновский - 4.95; Армавирский - 6.00; Кропоткинский - 5.76; Краснодарский - 6.71; Крымский -10.84; Невинномысский - 7.46; Бештаугорский - 7.90; Кировский - 5.37. Состав сумм коэффициентов биологического накопления металлов в надземной фитомассе орехов по районам приведен на рисунке 1.

Рассматривая для субрегиона единый (для орехов грецкого и черного) вариационный ряд сумм КБН микроэлементов, определим среднее значение членов ряда (Мср = 7,5) и стандартную ошибку Гаусса (о = 1,7). По параметру Мср ± о, выделим средние (от 5,8 до 9,2), повышенные (> 9,3) и пониженные (< 5,7) значения этих сумм. Используя эти значения и физико

- географические условия Северного Кавказа, провели районирование субрегиона по приоритетным функциям насаждений орехов грецкого и черного. Всего в субрегионе выделены три района (рисунок 2):

Район 1 - приоритетной лечебно - пищевой функции насаждений орехов грецкого и черного (пониженные КБН металлов) охватывает Донецкую гряду, южную часть Калачской возвышенности, восточную часть Донецко - Донской равнины и Южно - Ергенинскую возвышенность в пределах Ростовской области. Здесь распространены обыкновенные и южные чернозёмы, каштановые почвы. Исключены площади светло - каштановых солонцеватых почв, солонцовых комплексов, песчаных массивов и солончаков, т.к. на них затруднено выращивание насаждений орехов грецкого и черного. Основным видом таких насаждений в этом районе являются плантации.

Район 2 - лечебно - пищевой и защитной (мелиоративной) функции насаждений (средние, местами пониженные значения КБН металлов) охватывает восточные отроги Донецкого кряжа, Нижнедонскую аккумулятивную террасированную низменную равнину, восточную часть Приазовской равнины в пределах Ростовской области, Азово- Кубанскую равнину и

Район I

N1 - 11,2%  РЬ - 9,5%  Мп - 4,5%

Сг - 3,1% ШСи - 21,3% - 21,3%

Со - 16,3%  Сё - 12,8%

Район II

N1 - 8,9  РЬ - 6,9%  Мп - 3,3%

Сг - 2,9%  Си - 24%  гп - 21,7%

Со - 12,7%  Сё - 19,2%

Район III

N1 - 7,3%  РЬ - 8,5%  Мп - 8,7%

Сг - 2,9% ПСи - 20,7%  гп - 20%

Со - 13,1%  Сё - 18,8%

Рисунок 1 - Суммы коэффициентов биологического накопления металлов по фракциям надземной фитомассы орехов грецкого и черного по районам субрегиона

Рисунок 2 - Районирование субрегиона по приоритетным функциям насаждений орехов: 1 - лечебно - пищевая; 2 - лечебно - пищевая и защитная; 3 - защитная (мелиоративная); 4 - районы, исключенные из районирования

равнины северо - восточных и восточных склонов Ставропольского плато. Здесь распространены гидроморфные почвы Донской поймы, обыкновенные и южные чернозёмы, а также - каштановые почвы.

В этих условиях, насаждения орехов грецкого и черного целесообразны в виде плантаций; вблизи промышленных центров, автомагистралей, эксплуатируемых месторождений каменного угля и других полезных ископаемых - в виде лесных культур и защитных лесных насаждений.

Район 3 - приоритетной защитной (мелиоративной) функции насаждений (средние, местами повышенные значения КБН) включает Ставро-

польское структурно - денудационное плато и следующие области провинции предгорных депрессий и возвышенностей Кавказской горной страны: Таманская, Дельта Кубани, Кубанская аккумулятивная и аккумулятивно - эрозионная равнина, Минераловодская аккумулятивно - эрозионная равнина с островными горами - лакколитами. Здесь распространены обыкновенные и слабовыщелоченные черноземы, в предгорной полосе на пологих склонах - серые лесные и лесостепные почвы, а на горах - лакколитах - серо - коричневые почвы.

В этом районе не рекомендуем создание плантационных культур орехов грецкого и черного для получения лечебно - пищевой продукции. Здесь насаждения орехов имеют приоритетную защитную (мелиоративную) функцию. Их необходимо создавать в виде лесных культур, насаждений зелёных и санитарных зон, лесных полос и др.