Регуляторы роста растений как биологический фактор снижения уровня тяжелых металлов в растении

продукции, так как в растениях происходит повышение содержания этого тяжелого металла.

Одним из возможных путей снижения содержания тяжёлых металлов в сельскохозяйственной продукции может быть обработка регуляторами роста. Большинство современных регуляторов имеют растительное или природное происхождение; их применение в малых концентрациях способно инициировать в растениях существенные изменения жизнедеятельности. Фитогормоны – важнейшие представители эндогенных регуляторов роста. Они различны по химическому строению и синтезируются в растениях в очень малых количествах из продуктов фотосинтеза и гликолиза.

Механизм действия фиторегуляторов заключается в том, что фитогормон взаимодействует с рецеп-торным комплексом, локализованным в плазмалемме, а это, в свою очередь, обуславливает ускорение соответствующего физиологического эффекта (например, выброса протонов или ионов Са++ и как следствие этого усиление роста клетки растяжением). Гормональный эффект проявляется только в тех случаях когда клетка располагает специфическими рецепторами и фитогормонами в количестве, обеспечивающем насыщение цитоплазматических или мембранных сайтов связывания. Система гормональной регуляции во многом определяет характер таких важнейших физиологических процессов, как рост и форми-рование различных органов растений, соотношение мужских и женских цветков и т.д.

С помощью фитогормонов можно целенаправленно влиять на эти процессы, например, перераспределять питательные вещества и обеспечивать их отток в хозяйственно важные органы. Таких эффектов весьма трудно добиться, используя традиционные технологические средства: полив, внесение минеральных удобрений. Многие полезные процессы могут проявляться в растениях благодаря обработке регуляторами роста извне. Именно вследствие такого вмешательства в процесс роста и должно снизиться количественное содержание тяжёлых металлов в растении. Следует отметить, что поступление питательных веществ, а вместе с ними и токсических элементов, начинается одновременно с началом роста растения, а, значит, и применение регуляторов роста необходимо начинать ещё в момент, когда растение находится в зародышевом состоянии, то есть для эффективного воздействия регулятор роста необходимо применять на семенной стадии развития. Это обеспечит проростку комфортные условия и эффективный комплекс фитогормональной защиты уже в начальные периоды роста [1].

В связи с высокой угрозой влияния степени накопления тяжелых металлов на растения и организм человека нами поставлена задача снизить накопление ионов Pb и Cd в свёкле столовой сорта Бордо и перце сладком сорта Родник. Целью нашего исследования было проследить влияние некоторых препаратов на урожайность свёклы столовой и перца, а также на аккумуляцию ими ионов свинца и кадмия. Выбор именно таких растений объясняется тем, что у перца изучался надземный орган, у свёклы столовой – подземный – корнеплод.

Для этого применялись предпосевное замачи-вание и опрыскивание вегетирующих растений промышленными биологическими препаратами: Эпин-Экстра, Крезацином, Гуматом, Альбитом. Контролем служили необработанные растения. Опыты проводились на полях овощного хозяйства в Татищевском районе Саратовской области.

Определение содержания тяжелых металлов на соответствие требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 проводилось в Испытательной лаборатории по определению качества пищевой и сельскохозяйственной продукции на базе ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова».

Анализ результатов показал, что максимальное содержание свинца наблюдалось в контрольном варианте – 0,033 мг/кг у свёклы и 0,020 мг/кг у перца (рис. 1).

» Свекла       ■ Перец

Рисунок 1 – Содержание ионов свинца в овощной продукции

Все используемые препараты замедлили поступление ионов свинца в растения. К моменту сбора урожая Крезацин снизил накопление свинца в корнеплодах на 15%, а в плодах перца – на 30% по сравнению с контролем; Гумат - на 30% и 25%; Эпин-Экстра – на 52% и 40% соответственно.

Минимальное содержание поллютанта наблюдалось на варианте с применением Альбита – 0,015 и 0,010 мг/кг соответственно. Все полученные значения были ниже ПДК. Аналогичная тенденция отмечена нами и относительно проникновения ионов кадимя в корнеплод свёклы и плоды перца (рис.2). На контроле содержание ионов кадмия было близко к предельно допустимой концентрации – 0,025 мг/кг на свёкле и 0,022 мг/кг на перце (при ПДК= 0,03 мг/кг). Из всех использованных биологических препаратов на свёкле наихудшим оказался Крезацин - содержание кадмия в свёкле достигло 0,021 мг/кг, а на перце –

Гумат (0,017 мг/кг). Наилучшим оказался вариант с препаратом Альбит, на котором содержание токсичных ионов снизилось по сравнению с контролем на 60 и 52% соответственно.

продукции

Рисунок 2 – Содержание ионов кадмия в овощной

В процессе работы изучалось не только воздействие препаратов на содержание тяжёлых металлов в органах растений, но и на продуктивность растений. В таблицах 1 и 2 показано воздействие изучаемых веществ на растения и выявленное процентное превышение контрольных параметров.

Таблица 1 – Влияние регуляторов роста на продуктивность корнеплодов свёклы столовой

Вариант	Средняя масса корнеплода, г	Урожайность, кг/м2	Изменение урожайности относительно контроля, %
Контроль	317,4	5,71	-
Гумат	374,6	6,53	17,98
Крезацин	399,8	6,97	25,87
Альбит	362,3	6,33	14,2
Эпин-Экстра	387,1	6,76	22,08

Таблица 2 – Влияние регуляторов роста на продуктивность плодов перца сладкого

Вариант	Средняя масса корнеплода, г	Урожайность, кг/м2	Изменение урожайности относительно контроля, %
Контроль	79,6	4,66	-
Гумат	93,4	5,47	17,34
Крезацин	92,8	5,43	16,58
Альбит	89,8	5,26	12,81
Эпин-Экстра	96,0	5,63	20,60

Влияние препаратов на надземные и подземные органы существенно различаются. Например, при изучении влияния препаратов на растениях свёклы, имеющих подземный орган - корнеплод, наилучшие показатели у препарата Крезацин (прибавка 25,9% к урожайности), наихудшие – у препарата Альбит (прибавка 14,2%). А при использовании биологически активных веществ на перце, плоды которого образуются над поверхностью почвы, лучшие результаты получены на варианте с использованием препарата Эпин-Экстра (увеличение урожайности на 20,6%). Тем не менее, все изучаемые регуляторы роста повысили урожайность относительно контроля, как у одной, так и у другой культуры.

Замечено, что содержание тяжёлых металлов зависит и от такого фактора, как размер плода. В литературе встречаются предположения, что чем больше отклонение от средней массы плода, тем большее количество нитратов находится в плодах. Такое утверждение можно применить и к тяжёлым металлам.

Действительно, проанализировав рисунок 3, можно заметить, что содержание ионов свинца и кадмия возрастает при повышении средней массы корнеплода свёклы, наблюдается связь «увеличение массы плода – увеличение содержания токсических элементов».

Рисунок 3 – Зависимость средней массы плода свёклы столовой и содержания тяжёлых металлов - кадмия и свинца

Установлено, что при наименьшей урожайности, контрольные корнеплоды содержат гораздо большее количество ионов свинца и кадмия. Исходя из этого, становится возможным констатировать следующее: регуляторы роста не только снижают уровень содержания тяжелых металлов в растении, но и заметно уменьшают зависимость степени содержания Cd и Pb от массы и размера плода. Очевидно, что использование этих препаратов способствует изменению физиологических процессов в растении, усиливающих «барьерное поглощение» тяжелых металлов [2,3].

Из этого же рисунка можно сделать еще один вывод: различные препараты по-разному влияют на накопление тяжёлых металлов. Например, при применении препарата Альбит зафиксировано наименьшее содержание изучаемых токсических элементов, однако средняя масса плодов гораздо ниже аналогичных показателей препарата Эпин-Экстра. Это означает, что воздействие Эпин-Экстра на содержание ионов свинца и кадмия с учетом средней массы плода выше, чем у остальных изучаемых препаратов. Аналогичная ситуация прослеживается и при изучении перца сладкого (рис. 4). Необходимо отметить препарат Крезацин, который несколько выбивается из общего ряда. Так, при применении различных препаратов уровень содержания свинца не превышает содержание кадмия в плодах. Лишь при использовании регулятора роста Крезацин содержание кадмия в плодах ниже, чем ионов свинца, т.е. прослеживается обратная тенденция.

Следует также отметить, что в подземной части растений (корнеплодах свёклы) тяжелые металлы накапливаются в большем количестве, чем в надземной (плоды перца). В перце ионы свинца и кадмия аккумулировались всеми частями растения до попадания в плоды; в результате в плодах содержание металлов было ниже, чем следовало ожидать.

Cd                     плода

Рисунок 4 – Зависимость средней массы плода перца сладкого и содержания тяжёлых металлов - кадмия и свинца

Также необходимо отметить, что ионы кадмия аккумулируются надземными органами в большей степени, чем подземными, по сравнению с ионами свинца, содержание которого в корнеплодах выше, чем содержание кадмия.

Выводы. Применение изучаемых биологических регуляторов роста позволило получить урожай с меньшим содержанием ионов свинца и кадмия. Наилучшим из изученных препаратов оказался Альбит. Однако при его использовании урожайность оказалась ниже остальных вариантов (кроме контрольного).

Наибольшая урожайность наблюдалась на варианте с применением регулятора роста Эпин-Экстра, а учитывая низкую степень содержания тяжёлых металлов (концентрация которых незначительно уступает лишь показателям препарата Альбит), можно выделить данный препарат из всех изучаемых биологически активных веществ, как лучший по сумме признаков.

Литература. 1. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях. / А. Кабата-Пендиас, Х. Кабата-Пендиас – М.: Мир, 1989. – С. 439.

• 2.    Ковальский, В.В. Геохимическая эко-логия / В.В. Ковальский. – М.: Колос, 1974. – С. 299.

• 3.    Ковальский, В.В. Микроэлементы в почвах СССР / В.В. Ковальский, Г.А. Андриянова. – М.: Наука, 1970. – С. 179.

• 4.    Матвеев, Н.М. Об объемах тяжелых металлов, вовлекаемых в биогеохимический круговорот из почвы с растениеводческой продукцией в условиях Высокого Заволжья. / Н.М. Матвеев, Н.В. Прохорова, В.Н. Матвеев. // Геохимия биосферы. Тез. докл. III междунар. совещ. Ростов-на-Дону: Ростовский ун-т, 2001.

• 5.    Синявский, В.А. Тяжелые металлы в почвах и сельскохозяйственной продукции Курганской области. / В.А. Синявский, Д.Е. Борисков. //Экологическое состояние почв и растений Западной Сибири и проблемы их качества: Сб. науч. тр. / ОмГАУ. – Омск, 1997. – С. 96.

• 6.    Шепелев, В.В. Эколого-агрохимическая оценка почв и растений при длительном применении удобрений: Автореф. … канд. с.-х. наук / В.В. Шепелев. – Омск, 1999. – С. 16.

ОрелГАУ

август 2011

Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году

Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет»

Редакционный совет:

Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.

Белкин Б.Л.

Блажнов А.А.

Буяров В.С.

Гуляева Т.И.

Гурин А.Г.

Дегтярев М.Г.

Зотиков В.И.

Иващук О.А.

Козлов А.С.

Кузнецов Ю.А.

Лобков В.Т.

Лысенко Н.Н.

Ляшук Р.Н.

Мамаев А.В.

Масалов В.Н.

Новикова Н.Е.

Павловская Н.Е.

Попова О.В.

Прока Н.И.

Савкин В.И.

Степанова Л.П.

Плыгун С.А. (ответств. секретарь)

Золотухина О.А. (редактор)

Адрес редакции:

Свидетельство о регистрации ПИ №ФС77–21514 от 11.07.2005 г.

Специалист регионального методического центра по УДК:

Служеникина А.М.

Технический редактор: Мосина А.И.

Сдано в набор 15.07.2011 г.

Подписано в печать 30.08.2011 г.

Формат 60х84/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Таймс.

Объём 12,5 усл. печ. л. Тираж 300 экз.

Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19.

Лицензия ЛР №021325 от 23.02.1999 г.

Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций

Содержание номера

Научное обеспечение развития растениеводства

Павловская Н.Е., Сидоренко В.С., Костромичёва Е.В. Характеристика генотипов ячменя по хозяйственно-ценным признакам и электрофоретическим спектрам проламинов семян……. 2 Титов В.Н., Смыслов Д.Г., Дмитриева Г.А., Болотова О.И. Регуляторы роста растений как биологический фактор снижения уровня тяжелых металлов в растении………………………… 4 Тутукова Д.А., Малкандуев Х.А., Малкандуева А.Х. Влияние уровня минерального питания на урожайность и качество зерна новых сортов озимой пшеницы в условиях вертикальной зональности Кабардино-Балкарии…………………………………………………... 7 Новиков А.И., Лопачев Н.А., Панова А.Н. Роль сидератов в воспроизводстве плодородия почв Верхневолжья…………………………………………………………………………………. 10

Прудников А.Д., Рекашус Э.С. Сравнительная оценка продуктивности новых сортов клевера лугового в агроэкологических условиях Смоленской области……………………………………. 12 Кузнецова А.С., Куркова И.В., Терехин М.В. Предварительное сортоиспытание новых сортов ячменя дальневосточной селекции………………………………………………………….. 15 Глинушкин А.П. К вопросу о повышении эффективности методики определения качества семян при производстве яровой мягкой пшеницы…………………………………………………. 18 Хатефов Э.Б., Шорохов В.В., Матвеева Г.В., Сарбашева А.И. Изучение селекционной ценности восковидной кукурузы…………………………………………………………………….. 21 Научное обеспечение развития животноводства

Боев М.М., Боев М.М., Семенова Е.А. Селекция симментальского скота на долголетие с учетом генетических маркеров……………………………………………………………………. 29 Балашов В.В., Буяров В.С. Эффективность программ освещения для цыплят-бройлеров с различной продолжительностью выращивания…………………………………………………….. 32 Смагина Т.В., Михеева Е.А. Хотынецкие природные цеолиты и эмульсия прополиса в улучшении физиологических функций и повышении воспроизводительных показателей свиноматок…………………………………………………………………………………………….. 36 Новожеев Ю.А., Подольников М.В., Гамко Л.Н., Минченко В.Н. Влияние минеральной добавки на продуктивность и микроморфологические показатели тонкого отдела кишечника свиней на откорме…………………………………………………………………………………….. 39 Крапивина Е.В., Иванов Д.В., Лифанова Я.В . Влияние разных доз пробиотика «тетралактобактерин» на морфобиохимические характеристики гомеостаза телят……………. 41 Попов Д.В., Безбородов Н.В. Повышение качества эмбриопродуктивности у коров-доноров эмбрионов……………………………………………………………………………………………... 44 Никанова Л.А., Фомичев Ю.П., Григоренко И.Б., Новиков В.Н. Использование гипергалинной аквакультуры в кормлении свиней………………………………………………… 48 Лаушкина Н.Н. Влияние антиоксидантов на продуктивность и качество молока при изменении условий содержания лактирующих коров ……………………………………………... 51 Мамаев А.В., Лещуков К.А., Меркулова С.С. Оценка качества молока по физиологическому показателю коров……………………………………………………………….. 53 Дуборезов В.М., Суслова И.В., Бойко И.И., Дуборезов И.В., Дуборезова Т.А.

Зоотехническая оценка силоса из сорго сахарного………………………………………………... 56 Шалимова О.А., Сахно Н.В., Козлова Т.А., Зубарева К.Ю., Радченко М.В. Исследование рынка мясного сырья и продуктов питания из мяса в аспекте доктрины продовольственной безопасности………………………………………………………………………………………….. 58 Инженерно-техническое обеспечение развития в апк

Несмиян А.Ю., Должиков В.В., Яковец А.В. Повышение скорости машинно-тракторного агрегата на посеве пропашных культур……………………………………………………………... 61 Баранов Ю.Н., Загородних А.Н., Елисеев Д.В. Анализ видов, последствий и критичности отказов безопасности стыковки «толкач – скрепер»……………………………………………… 63 Ламин В.А. Приводная роликовая цепь сельскохозяйственного назначения………………….. 66 Молчанов В.И. Применение капролона в приводах сельскохозяйственных машин………….. 69 Жосан А.А., Рыжов Ю.Н., Курочкин А.А. Сравнение физико-химических свойств дизельного топлива и рапсового масла……………………………………………………………… 72 Лысак О.Г., Моисеенко А.М. Микроклимат зданий для хранения сочного растительного сырья…………………………………………………………………………………………………… 74 Пичугин И.Л. Применение ГИС-технологий – эффективный метод мониторинга объектов ЖКХ……………………………………………………………………………………………………. 76 Череповский А.П. К вопросу об инновационном развитии отечественного производства в капитальном строительстве……………………………………………………………………….. 80 Экономические аспекты развития аграрного сектора            83

Цвырко А.А., Иващенко Т.Н. Направления государственной поддержки аграрного производства региона………………………………………………………………………………… 82 Бердник-Бердыченко Е.Е., Шумская Е.Н. Инновационная активность предприятий на современном этапе…………………………………………………………………………………… 85 Брыкин И.А. Экономический механизм устойчивого развития продовольственного рынка региона…..………………………………………………………………………………………….. 89

Авдонина И.А. Рост урожайности сахарной свеклы как основной фактор инновационного развития свеклосахарного подкомплекса Ульяновской области………………………………….. 92 Федоренкова Н.М. Роль современной системы управления на льнопроизводящих предприятиях………………………………………………………………………………………  94