Применение Festuca rubra L. в фиторемедиации: комплексная оценка влияния техногенного грунта на растение

Применение Festuca rubra L. в фиторемедиации: комплексная оценка влияния техногенного грунта на растение

Автор: Слуковская Марина Вячеславовна, Новичонок Елена Валентиновна, Кременецкая Ирина Петровна, Мосендз Ирина Александровна, Дрогобужская Светлана Витальевна, Марковская Евгения Федоровна

Журнал: Ученые записки Петрозаводского государственного университета @uchzap-petrsu

Рубрика: Биология

Статья в выпуске: 4 (165), 2017 года.

Бесплатный доступ

Проблема фиторемедиации территорий, подвергшихся влиянию предприятий цветной металлургии, в настоящее время является крайне актуальной. В статье приводятся результаты эксперимента по изучению влияния грунта техногенной пустоши на овсяницу красную (Festuca rubra L.), являющуюся металл-толерантным видом злаковых растений. Техногенный грунт был отобран возле медноникелевого комбината (г. Мончегорск, Мурманская обл., Россия). Эксперимент включал 4 варианта грунта (n = 6): техногенный торф, смесь техногенного торфа с контрольным в пропорции 1:1 и 1:3, контрольный торф. Изучали такие параметры, как химический состав растений и грунта (доступные растениям формы), высота и биомасса надземных органов растений, показатели флуоресценции хлорофилла а, содержание фотосинтетических пигментов. Валовое содержание меди в техногенном грунте составляло 6,4 г/кг, никеля - 1,6 г/кг. Содержание доступных растениям форм элементов в вариантах грунта зависело от доли техногенного компонента и величины рН - прямо пропорционально для Cu и Ni и обратно пропорционально - для К, Р, Mg, Ca. В варианте опыта с техногенным грунтом семена не проросли и всходы не появились. В остальных вариантах проективное покрытие составляло 100 %. Добавление техногенного грунта в пропорции 1:3 усиливало ростовые процессы, что приводило к повышенному накоплению биомассы и высокой активности фотосинтетического аппарата. Листья овсяницы в варианте с 50 % добавлением техногенного грунта содержали экстремально высокие концентрации никеля - 300 мг/кг и меди - 190 мг/кг. Грунт в этом варианте оказывал угнетающий эффект на активность фотосинтетического аппарата, что может быть связано с ингибированием световой фазы фотосинтеза. Полученные результаты показали, что овсяница красная устойчива к высоким концентрациям меди и никеля в грунте, способна активно аккумулировать ТМ из грунта с мультиэлементным загрязнением и, следовательно, может успешно использоваться в технологии фиторемедиации.

Еще

Фиторемедиация, овсяница красная, медь, никель, флуоресценция хлорофилла a, фотосинтетические пигменты, макроэлементы

Короткий адрес: https://sciup.org/14751201

IDR: 14751201

Список литературы Применение Festuca rubra L. в фиторемедиации: комплексная оценка влияния техногенного грунта на растение

  • Биеньковски П., Титлянова А., Диттвалд Э., Шибарева С. Изменение элементного состава фитомассы сфагновых мхов в процессе торфообразования//Вестник ТГПУ 2008. Вып. 4 (78). С. 30-34.
  • Ганичева С. Н., Лукина Н. В., Костина В. А., Никонов В. В. Техногенная дигрессия и восстановительная сукцессия в хвойных лесах Кольского полуострова//Лесоведение. 2004. № 3. С. 57-67.
  • Гольцев В. Н., Каладжи М. Х., Кузманова М. А., Аллахвердиев С. И. Переменная и замедленная флуоресценция хлорофилла a -теоретические основы и практическое приложение в исследовании растений. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2014. 220 с.
  • Евдокимова Г. А. Эколого-микробиологические основы охраны почв Крайнего Севера. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1995. 272 с.
  • Иванова Л. А., Горбачева Т. Т., Слуковская М. В., Кременецкая И. П., Иноземцева Е. С. Инновационные технологии рекультивации нарушенных земель//Экология производства. 2014. № 2. С. 58-68.
  • Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.
  • Калабин Г. В., Евдокимова Г. А., Горный В. И. Оценка динамики растительного покрова нарушенных территорий в процессе снижения воздействия комбината «Североникель» на окружающую среду//Горный журнал. 2010. № 11. С. 74-77.
  • Калинников В. Т., Кременецкая И. П., Иванова Л. А., Слуковская М. В., Горбачева Т. Т., Алексеева С. А., Лащук В. В., Дрогобужская С. В. Приемы адаптивных технологий при создании культурфитоценозов в условиях техногенных ландшафтов Субарктики, загрязненных тяжелыми металлами//Вестник КНЦ. 2014. № 2. С. 80-90.
  • Кашулина Г. М., Переверзев В. Н., Литвинова Т. И. Трансформация органического вещества почв в условиях экстремального загрязнения выбросами комбината «Североникель»//Почвоведение. 2010. № 10. С. 1265-1275.
  • Копцик Г. Н. Проблемы и перспективы фиторемедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами (обзор литературы)//Почвоведение. 2014. № 9. C. 1113-1130.
  • Лаврентьева И. Н., Убугунов Л. Л., Убугунова В. И. Органическое вещество: экологические особенности образования и плодородие почв: Учебное пособие. ФГОУ ВПО «Бурятская ГСХА им. В. Р. Филиппова»; Ин-т общ. и эксперим. биол. СО РАН. Улан-Удэ: Изд-во БГСХА им. В. Р. Филиппова, 2008. 229 с.
  • Лащук В. В., Слуковская М. В., Кременецкая И. П., Мосендз И. А., Иванова Л. А. Применение отходов АО «Ковдорский ГОК» для мелиорации загрязненного почвенного слоя//Известия Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 2 (3). С. 746-751.
  • Лукина Н. В., Никонов В. В. Питательный режим лесов северной тайги: природные и техногенные аспекты. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 1998. 316 с.
  • Мосендз И. А., Петрашова Д. А., Дрогобужская С. В., Кременецкая И. П. Оценка изменения биологической эффективности растворов никеля в присутствии магния с использованием растительных тест-объектов//Известия Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 2 (2). С. 448-451.
  • Никонов В. В., Лукина Н. В. Биогеохимические функции лесов на северном пределе распространения. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 1994. 315 с.
  • Раменская М. Л., Андреева В. Н. Определитель высших растений Мурманской области и Карелии. Л.: Наука, 1982. 435 с.
  • Серегин И. В., Кожевникова А. Д. Физиологическая роль никеля и его токсическое действие на высшие растения//Физиология растений. 2006. Т. 53. № 2. С. 285-308.
  • Слуковская М. В., Иванова Л. А., Горбачева Т. Т., Дрогобужская С. В., Иноземцева Е. С., Марковская Е. Ф. Изменение свойств техногенно загрязненного грунта при использовании карбонатитового мелиоранта в зоне воздействия медно-никелевого комбината//Труды КарНЦ РАН. 2014. № 6. C. 133-142.
  • Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. Агрохимия/Под ред. Б. А. Ягодина. М.: Колос, 2002. 584 с.
  • Baker N. R., Rosenqvist E. Applications of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of fulture possibilities//J. Exp. Bot. 2004. Vol. 55. P. 1607-1621.
  • Becerril J. M., Munoz-Rueda A., Aparicio-Tejo P. and Gonzales-Murua C. The effects of cadmium and lead on photosynthesis electron transport in clover and lucern//Plant Physiol. Biochem. 1988. Vol. 26 (3). Р. 357-363.
  • Caspi V., Droppa M., Horvath G., Malkin S., Marder J. B. and Raskin V. I. The effect of copper on chlorophyll organization during greening of barley leaves//Photosynth. Res. 1999. Vol. 62. P. 165-174.
  • Cuske M., Karczewska A., Galka B., Dradrach A. Some adverse effects of soil amendment with organic materials -the case of soils polluted by copper industry phytostabilized with red fescue//Int. J. Phytorem. 2016. Vol. 18 (8). P. 846-853.
  • Dan T., Krishna R. S., Saxena P. K. Metal tolerance of scented geranium (Pelargonium sp. ‘Frensham’): effects of cadmium and nickel on chlorophyll fluorescence kinetics//International Journal of Phytoremediation. 2000. Vol. 2. Issue 1. P. 91-104.
  • Ernst W. H. O., Verkleij J. A. C., Schat H. Metal tolerance in plants//Acta Bot. Neerl. 1992. Vol. 41. P. 229-248.
  • He J. Y., Ren Y. F., Zhu C., Yan Y. P., Jiang D. A. Effect of Cd on growth, photosynthetic gas exchange, and chlorophyll fluorescence of wild and Cd-sensitive mutant rice//Photosynthetica. 2008. Vol. 46. P. 466-470.
  • Joshi M. K., Mohanty Pr. Chlorophyll a fluorescence as a probe of heavy metal ion toxicity in plants//G. C. Papageorgiou, Govindjee, eds. Chlorophyll a fluorescence: a signature of photosynthesis. Dordrecht, The Netherlands: Springer, 2004. P. 637-661.
  • Kabata-Pendias A., Pendias H. Trace elements in soils and plants. CRC Press, Boca Raton, FL, 1992. 548 p.
  • Kozlov M. V., Zvereva E. L. Industrial barrens: extreme habitats created by non-ferrous metallurgy//Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2007. № 6. P. 231-259.
  • Krupa Z., Siedlecka A., Maksymiec W., Baszynski T. In vivo response of photosynthetic apparatus of Phaseolus vulgaris L. to nickel toxicity//J. Plant Physiol. 1993. Vol. 142. P. 664-668.
  • Lanaras T., Moustakas M., Symeonidis L., Diamantoglou S., Karataglis S. Plant metal content, growth responses and some photosynthesis measurements on field cultivated wheat growing on bodies enriched in Cu//Physiol. Plant. 1993. Vol. 88. P. 307-314.
  • Li S., Yang W., Yang T., Chen Y., Ni W. Effects of cadmium stress on leaf chlorophyll fluorescence and photosynthesis of Elsholtziaargyi -a cadmium accumulating plant//International Journal of Phytoremediation. 2015. Vol. 17. P. 85-92.
  • Lichtenthaler H. K. Chlorophyll and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes//Method Enzymol. 1987. Vol. 148. P. 350-382.
  • Malik D., Sheoran S., Singh R. Carbon metabolism in leaves of cadmium treated wheat seedlings//Plant Physiol. Biochem. 1992. Vol. 30. P. 223-229.
  • Ouzounidou G., Eleftheriou E. P., Karataglis S. Ecophysiological and ultrastructural effects of copper in Thlaspi ochroleucum (Cruciferae)//Can. J. Bot. 1992. Vol. 70. P. 947-957.
  • Padmavathiamma and Li. Effect of amendments on phytoavailability and fractionation of copper and zinc in a contaminated soil//International Journal of Phytoremediation. 2010. Vol. 12. P. 697-715.
  • Rubio M. I., Escrig I., Martinez-Cortina C., Lopez-Benett F. J., Sanz A. Cadmium and nickel accumulation in rice plants. Effect on mineral nutrition and possible interactions of ABA and GA//Plant Growth Reg. 1994. Vol. 14. P. 151-157.
  • Stobart A. K., Griffiths W. F., Bukhari I. A., and Sherwood R. P. The effect of Cd on the biosynthesis of chlorophyll in leaves of barley//Plant Physiol. 1985. Vol. 63. P. 293-298.
  • Ure A. M. Single extraction schemes for soil analysis and related applications//Science of the Total Environment. 1996. Vol. 178. P. 3-10.
  • Vangronsveld J., Van Assche F., Clijsters H. Reclamation of bare industrial area contaminated by non-ferrous metals: in situ metal immobilization and revegetation//Environmental Pollution. 1995. Vol. 87. P. 51-59.
  • Vangronsveld J., Cunningham S. C. Metal-contaminated soils: in situ inactivation and phytorestoration. Heidelberg; Berlin: Springer-Verlag, 1998. 265 p.
  • Wong M. H. Metal cotolerance to copper, lead, and zinc in Festuca rubra//Environmental research. 1982. Vol. 29. P. 42-47.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp