Влияние состава и свойств почв и почвенно-песчаных субстратов, загрязненных медью, на морфометрические показатели растений ячменя

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В многофакторном вегетационном эксперименте изучено влияние состава и свойств почв и почвенно-песчаных субстратов, загрязненных различными дозами ацетата меди, на морфометрические показатели проростков ярового ячменя. Показано, что всхожесть и энергия прорастания семян, а также длина корней, надземной части и сухая биомасса растений сложным образом зависят от концентрации Cu в почвах и субстратах, а также их буферности по отношению к тяжелым металлам. Установлено наличие двух механизмов влияния Cu на развитие растений: метаболического при СCu ≤ 500 мг/кг почвы и диффузионного при СCu ≥ 500 мг/кг. Методами регрессионного анализа экспериментальных данных получено уравнение множественной регрессии, объединяющее морфометрический показатель растений, концентрацию Cu в субстратах и буферность почв по отношению к Cu. На его основе в координатах буферность почв–концентрация Cu на плоскости построена линия значений предельно допустимых концентраций Cu в почвах в диапазоне от 17 до 2047 мг/кг, позволяющая отделить зону допустимого развития растений ячменя (уменьшение морфометрического показателя на 15%) от зоны превышения принятого значения предельно допустимой концентрации Cu. Таким образом, предельно допустимая концентрация рассматривается не как фиксированная величина, а как функция концентрации Cu, буферности почв по отношению к тяжелым металлам и виду растения.

Об авторах

Д. Л. Пинский

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: pinsky43@mail.ru
Россия, 142290, Пущино, ул. Институтская, 2

П. А. Шарый

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Email: pinsky43@mail.ru
Россия, 142290, Пущино, ул. Институтская, 2

С. С. Манджиева

Южный федеральный университет

Email: pinsky43@mail.ru
Россия, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105/42

Т. М. Минкина

Южный федеральный университет

Email: pinsky43@mail.ru
Россия, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105/42

Л. В. Переломов

Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

Email: pinsky43@mail.ru
Россия, 300026, Тула, пр-т Ленина, 125

А. Н. Мальцева

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Email: pinsky43@mail.ru
Россия, 142290, Пущино, ул. Институтская, 2

Т. С. Дудникова

Южный федеральный университет

Email: pinsky43@mail.ru
Россия, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105/42

Список литературы

  1. Башмаков Д.И., Лукаткин А.С. Эколого-физиологические аспекты аккумуляции и распределения тяжелых металлов у высших растений. Саранск: Мордовский гос. ун-т, 2009. 236 с.
  2. Гончарова Л.И., Чиж Т.В., Мурыгин Ю.В., Губарева О.С. Влияние загрязнения почв медью на ростовые и биохимические показатели растений кормовых бобов // Агрохимия. 2010. № 12. С. 58–62.
  3. Иванов В.Б., Быстрова Е.И., Серегин И.В. Сравнение влияния тяжелых металлов на рост корня в связи с проблемой специфичности и избирательности их действия // Физиология растений. 2003. Т. 50. № 3. С. 445–454.
  4. Ильин В.Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва-растение. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. 218 с.
  5. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение // Почвоведение. 2007. № 9. С. 1112–1119.
  6. Ильин В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия. 1995. № 10. С. 109–113.
  7. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 229 с.
  8. Импактное загрязнение почв тяжелыми металлами и фторидами / Под ред. Н.Г. Зырина и др. М., 1986. 164 с.
  9. Кайгородов Р.В. Устойчивость растений к химическому загрязнению. Пермь: Пермский гос. ун-т, 2010. 151 с.
  10. Кожанова О.Н., Дмитриева А.Г. Физиологическая роль металлов в жизнедеятельности растительных организмов // Физиология растительных организмов и роль металлов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. С. 7–55.
  11. Пампура Т.В., Мейли М., Холм К., Кандодап Ф., Пробст А. Погребенные палеопочвы как фоновые объекты для оценки уровня загрязнения свинцом современных почв нижнего Поволжья // Почвоведение. 2019. № 1. С. 43–60. https://doi.org/10.1134/S0032180X19010118
  12. Пинский Д.Л. Современные представления о механизмах поглощения тяжелых металлов почвами. Эволюция, функционирование и экологическая роль почв как компонента биосферы. Пущино, 2020. С. 55–64.
  13. Пинский Д.Л., Минкина Т.М., Бауэр Т.В., Невидомская Д.Г., Манджиева С.С., Бурачевская М.В. Сорбция меди черноземными почвами и почвообразующими породами юга России // Геохимия. 2018. № 3. С. 280–289. https://doi.org/10.7868/S0016752518030081
  14. Пинский Д.Л., Минкина Т.М., Бауэр Т.В., Невидомская Д.Г., Шуваева В.А., Манджиева С.С., Цицуашвили В.С., Бурачевская М.В., Чаплыгин В.А., Барахов А.В., Велигжанин А.А., Светогоров Р.Д., Храмов Е.В., Иовчева А.Д. Идентификация соединений тяжелых металлов в техногенно-преобразованных почвах методами последовательного фракционорования, XAFS-спектроскопии и XRD порошковой дифракции // Почвоведение. 2022. № 5. С. 600–614. https://doi.org/10.31857/S0032180X22050070
  15. Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почвы. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.020-94 “Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах” (Дополнение №1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-91) (утв. Госкомсанэпиднадзора РФ от 27 декабря 1994 г. № 13).
  16. Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Адсорбция тяжелых металлов почвами и горными породами. Характеристики сорбента, условия параметры и механизмы адсорбции. Аналитический обзор. Новосибирск, 2009. 156 с.
  17. Титов А.Ф., Казнина Н.М., Таланова В.В. Тяжелые металлы и растения. Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2014. 194 с.
  18. Чернова Р.К., Погорелова Е.С., Паращенко И.И., Агеева Н.В. Определение содержания свинца в почвах г. Саратова методом флуоресцентного анализа // Известия Саратовского ун-та. Новая серия. Сер. Химия. Биология. Экология. 2013. Т. 13. Вып. 3. С. 109–113.
  19. Шарый П.А., Пинский Д.Л. Статистическая оценка связи пространственной изменчивости содержания органического углерода в серой лесной почве с плотностью концентрациями металлов и рельефом // Почвоведение. 2013. № 11. С. 1344–1356. https://doi.org/10.7868/S0032180X13090104
  20. Bauer T., Pinskii D., Minkina T., Nevidomskaya D., Mandzhieva S., Burachevskaya M., Chaplygin V., Popileshko Y. Time effect on the stabilization of technogenic copper compounds in solid phases of Haplic Chernozem // Sci. Total Environ. 2018. V. 626. P. 1100–1107. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.01.134
  21. Filipiak-Szok A., Kurzawa M., Szłyk E. Determination of toxic metals by ICP-MS in Asiatic and European medicinal plants and dietary supplements // J. Trace Elements Medicine Biology. 2015. V. 30. P. 54–58. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2014.10.008
  22. Gu Y.-G., Lin Q., Gao Y.-P. Metals in exposed-lawn soils from 18 urban parks and its human health implications in southern China’s largest city, Guangzhou // J. Cleaner Production. 2016. V. 115. P. 122–129. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.12.031
  23. Hu B., Jia X., Hu J., Xu D., Xia F., Li Y. Assessment of heavy metal pollution and health risks in the soil-plant-human system in the Yangtze River Delta, China // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2017. V. 14. P. 1042. https://doi.org/10.3390/ijerph14091042
  24. Intawongse M., Dean J.R. Uptake of heavy metals by vegetable plants grown on contaminated soil and their bioavailability in the human gastrointestinal tract // Food Additives and Contaminants. 2006. V. 23. P. 36–48. https://doi.org/10.1080/02652030500387554
  25. Järup L. Hazards of heavy metal contamination // British Medical Bull. 2003. V. 68. P. 167–182. https://doi.org/10.1093/bmb/1dg032
  26. Kabata-Pendias A., Makherjee A.B. Trace Element from Soil to Human. Springer, 2007. 550 p.
  27. Kolesnikov S.I., Zubkov D.A., Zharkova M.G., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Influence of oil and lead contamination of ordinary chernozem on growth and development of spring barley // Russ. Agricultural Sci. 2019. V. 45. P. 57–60.
  28. Leitzmann C. Nutrition ecology: the contribution of vegetarian diets // Am. J. Clinical Nutrition. 2003. V. 78. P. 657–659. https://doi.org/10.1093/ajcn/78.3.657S
  29. Mandzhieva S., Chernikova N., Dudnikova T., Pinskii D., Bauer T., Zamulina I., Barahov A., Burachevskaya M., Minkina T. Influence of copper pollution of Haplic Calcic Chernozem with various contents of sand Fractions on morphobiometric Indicators of spring barley // KnE Life Sciences. 8th Scientific and Practical Conference “Biotechnology: Science and Practice”. 2022. V. 2022. P. 84–90. https://doi.org/10.18502/kls.v7i1.10110
  30. McBride M.B., Shayler H.A., Spliethoff H.M., Mitchell R.G., Marquez-Bravo L.G., Ferenz G.S., Russell-Anelli J.M., Casey L., Bachman S. Concentrations of lead, cadmium and barium in urban garden-grown vegetables: the impact of soil variables // Environ. Poll. 2014. V. 194. P. 254–261. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2014.07.036
  31. Nazar R., Igbal N., Masood A., Iqbal M.,Khan R., Khan N. Cadmium toxicity in plants and role of mineral nutrients in its alleviation // Am. J. Plant Sci. 2012. V. 3. P. 1476–1489.
  32. Sarwar N.S., Malhi S.S., Zia M.H., Naeem A., Bibia S., Farida Gh. Role of mineral nutrition in minimizing cadmium accumulation by plants // J. Sci. Food Agric. 2010. V. 90. P. 925–937.
  33. Semenova I.N., Sinigizova G.S., Zulkaranaev A.B., Il’bulova G.S. Effect of copper and lead on the growth and development of plant by example of Anethum graveolens L. // Modern Problems of Science and Education. 2015. № 3. P. 588–594.
  34. Sharma R.K., Agrawal M. Biological effects of heavy metals: An overview // J. Environ. Biol. 2005. V. 26. P. 301–313.
  35. Verbruggen N., Hermans C., Schat H. Mechanisms to cope with arsenic or cadmium excess in plants // Curr. Opin. Plant Biol. 2009. V. 12. P. 364–372.
  36. Villiers F., Ducruix C., Hugouvieux V., Jarno N., Ezan E., Garin J., Junot Ch., Bourguignon J. Investigating the plant response to cadmium exposure by proteomic and metabolomic approaches // Proteomics. 2011. V. 11. P. 1650–1663.
  37. Wegelin Th. PAK und Schwermetalle in Böden entlang stark befahrener Strassen. Amt für Gewässerschutz und Wasserbau. AGW Fachstelle Bodenschutz – FaBo. Zürich. Umwelt Praxis. 1997. № 11. S. 27–29.
  38. Zwolak A., Sarzyńska M., Szpyrka E., Stawarczyk K. Sources of soil pollution by heavy metals and their accumulation in vegetables: a review // Water, Air Soil Poll. 2019. V. 230. P. 164. https://doi.org/10.1007/s11270-019-4221-y

Дополнительные файлы


© Д.Л. Пинский, П.А. Шарый, С.С. Манджиева, Т.М. Минкина, Л.В. Переломов, А.Н. Мальцева, Т.С. Дудникова, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах