Снижение содержания тяжёлых металлов в корнеплодах сахарной свёклы

Автор: Ошкин Владимир Александрович

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 4-4 т.17, 2015 года.

Бесплатный доступ

В статье приведены результаты анализов содержания тяжёлых металлов в корнеплодах сахарной свёклы под действием внекорневого внесения регуляторов роста и нереутилизующихся микроэлементов. Закладывались полевые и вегетационные опыты для установления снижения ТМ и изучения их детоксикации. Результаты исследований показывают, что внекорневая подкормка мелафеном и микроэлементами бором, цинком и марганцем ограничивает поступление ТМ в корнеплоды сахарной свёклы. По данным содержания ТМ в отобранных образцах наблюдается тенденция снижения их аккумуляции, в особенности при совместном использовании используемых препаратов.

Тяжёлые металлы, агрофитоценоз, сахарная свёкла, корнеплод, уменьшение, вегетационный опыт, мелафен, нереутилизующиеся микроэлементы

Короткий адрес: https://sciup.org/148203955

IDR: 148203955

Текст научной статьи Снижение содержания тяжёлых металлов в корнеплодах сахарной свёклы

В настоящее время существенно возрос и продолжает расти спрос на производство продуктов питания. Сельское хозяйство является основным источником получения пищевого сырья. В связи с этим, с каждым годом многократно возрастает интенсификация сельскохозяйственного производства, что приводит к сильнейшей нагрузке на агрофитоценозы.

В Ульяновской области, как и во всём мире, остро стоит проблема загрязнения почв сельскохозяйственного назначения тяжёлыми металлами (ТМ). Технология возделывания сахарной свёклы, как одной из самых высокоинтенсивных культур, требует особого внимания для предотвращения накопления и трансформации ТМ в растения данной культуры.

водить к нарушению физиологических функций организма и обмена веществ, снижению продуктивности, изменению структуры экосистем и видового разнообразия [3].

Исходя из этого, крайне важно проводить исследования по определению содержания ТМ в сельскохозяйственных растениях, разработать и применить практические методы снижения аккумуляции подвижных форм тяжёлых металлов в конечную готовую продукцию.

МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Нами проводились исследования по изучению влияния регуляторов роста и микроэлементов (бор, марганец и цинк) на содержание ТМ в корнеплодах сахарной свёклы под влиянием внекорневых подкормок в течение вегетации.

На базе лаборатории ФГБУ «Станция агрохимической службы «Ульяновская» по общепринятым методам было определено валовое содержание тяжёлых металлов (медь, цинк, свинец, кадмий, никель) в отобранных исследуемых образцах корнеплодов сахарной свёклы, без учёта их концентрации в почве опытного участка.

Объектом исследования служили образцы корнеплодов сахарной свёклы (Beta vulgaris) гибрида Манон селекции бельгийской фирмы «SESVanderHave», выращенные в полевом и вегетационном опытах в период с мая по октябрь 2014 года.

Первая внекорневая подкормка сахарной свёклы проводилась в фазу 5-6 настоящих листьев в баковой смеси одновременно со вторым опрыскиванием гербицидами, вторая подкормка – в период формирования корнеплода. Растворы нереутилизующихся [4, 5] микроэлементов при- готовляли в концентрации 0,05%, а именно: бор (в виде борной кислоты – H3BO3), цинк (в виде сульфата цинка – ZnSO4), марганец (в виде сульфата марганца – MnSO4). Концентрация раствора мелафена – 1·10-7%.

Мелафен – синтетический регулятор роста растений нового поколения. Химически представляет собой меламиновую соль бис (оксиметил) фосфиновой кислоты. Ранее в наших исследованиях [6, 7, 8] было установлено, что мелафен увеличивает урожайность, повышает засухоустойчивость, улучшает биохимические и технологические качества корнеплодов.

Опыты проводились в специализированном свекловодческом КФХ «Сяпуков Е.Ф.» Цильнин-ского района Ульяновской области. Почва опытного участка – чернозём выщелоченный среднемощный среднегумусный среднесуглинистый.

Полевой опыт выполнялся по схеме из следующих вариантов:

Контроль;

Мелафен;

H3BO3;

ZnSO4;

MnSO4;

H3BO3 + Мелафен;

ZnSO4 + Мелафен;

MnSO4 + Мелафен;

ZnSO4 + MnSO4;

H3BO3 + ZnSO4;

H3BO3 + MnSO4;

ZnSO4 + MnSO4 + H3BO3;

ZnSO4 + MnSO4 + Мелафен;

H3BO3 + ZnSO4 + Мелафен;

H3BO3 + MnSO4 + Мелафен;

ZnSO4 + MnSO4 + H3BO3 + Мелафен.

Таблица 1. Содержание ТМ в корнеплодах сахарной свёклы на полевом опыте

№	Вариант	мг/кг
№	Вариант	Cu	Zn	Pb	Cd	Ni
1	Контроль	0,925	21,700	0,550	0,395	1,350
2	Мелафен	0,375	5,650	0,400	0,200	0,600
3	H3BO3	0,805	19,000	0,550	0,380	1,250
4	ZnSO4	0,755	14,050	0,500	0,380	1,200
5	MnSO4	0,690	12,050	0,500	0,375	1,115
6	НзВОз + Мелафен	0,340	5,500	0,400	0,195	0,550
7	ZnSO4 + Мелафен	0,315	4,700	0,300	0,155	0,500
8	MnSO4 + Мелафен	0,305	4,550	0,300	0,155	0,450
9	ZnSO4 + MnSO4	0,450	7,350	0,400	0,225	0,650
10	H3BO3 + ZnSO4	0,655	10,200	0,450	0,370	0,900
11	H3BO3 + MnSO4	0,565	7,750	0,400	0,325	0,840
12	ZnSO4 + MnSO4 + H3BO3	0,425	6,500	0,400	0,220	0,600
13	ZnSO4 + MnSO4 + Мелафен	0,200	2,350	0,150	0,070	0,300
14	H3BO3 + ZnSO4 + Мелафен	0,300	4,250	0,300	0,120	0,450
15	H3BO3 + MnSO4 + Мелафен	0,275	4,050	0,300	0,120	0,350
16	ZnSO4 + MnSO4 + H3BO3 + Мелафен	0,180	2,000	0,150	0,070	0,050
пдк		55	100	20	0,5	85

Вегетационный опыт выполнялся на повышенном фоне содержания ТМ в почве. Для более точного и полного изучения детоксикации тяжёлых металлов, установления снижения содержания в корнеплодах ТМ были дополнительно внесены растворы меди, цинка, свинца, кадмия (в виде: CuSO4, ZnSO4, Pb(CH3COO)2, CdSO4) в почву опытного участка [9]. Концентрация внесённых растворов составляла 0,001%. Схема представлена следующими вариантами:

Контроль без ТМ;

Контроль;

Мелафен;

H3BO3;

ZnSO4;

MnSO4;

H3BO3 + Мелафен;

ZnSO4 + MnSO4;

H3BO3 + ZnSO4;

H3BO3 + MnSO4;

ZnSO4 + MnSO4 + H3BO3 + Мелафен.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Результаты анализов содержания ТМ в корнеплодах сахарной свёклы на полевом опыте представлены в табл. 1.

Под влиянием используемых регуляторов роста и микроэлементов происходит уменьшение содержания ТМ в корнеплодах сахарной свёклы. Содержание меди снижается с 0,925 мг/ кг на контроле до 0,180 мг/кг на варианте с совместным внесением используемых препаратов, содержание цинка уменьшилось с 21,700 мг/кг до 2,000 мг/кг, свинца – с 0,550 мг/кг до 0,150 мг/кг, кадмия – с 0,395 мг/кг до 0,070 мг/кг и содержание никеля снизилось с 1,350 мг/кг до 0,050 мг/ кг. Наибольшее снижение по всем определяемым тяжёлым металлам наблюдается на варианте с совместным внесением всех используемых препаратов.

В табл. 2 приводятся результаты анализов содержания ТМ в корнеплодах сахарной свёклы на вегетационном опыте с внесением в почву дополнительных доз ТМ.

Как и в полевом опыте без внесения ТМ в почву, видно, что в вегетационном опыте под действием используемых препаратов тоже происходит уменьшение содержания ТМ в корнеплодах исследуемой культуры сахарной свёклы. Содержание меди по сравнению с контролем снизилось на 26,0%, цинка – на 48,3%, свинца – на 41,7%, кадмия – на 41,7% и никеля снизилось на 32,1%. Наибольшее снижение содержания ТМ наблюдается на варианте с внекорневым внесением регулятора роста мелафена и микроэлементов бора, цинка и марганца.

Таблица 2. Содержание ТМ в корнеплодах сахарной свёклы на вегетационном опыте с внесением в почву ТМ

№	Вариант	мг/кг
№	Вариант	Cu	Zn	Pb	Cd	Ni
0	Контроль без ТМ	0,365	7,350	0,200	0,215	0,400
1	Контроль	1,460	16,650	0,600	0,600	1,400
2	Мелафен	0,975	15,450	0,600	0,505	1,325
3	H3BO3	0,890	14,200	0,550	0,485	1,250
4	ZnSO4	0,870	13,550	0,500	0,475	1,200
5	MnSO4	0,830	12,650	0,350	0,450	1,100
6	НзВОз + Мелафен	0,390	8,100	0,250	0,280	0,550
7	ZnSO4 + MnSO4	0,530	11,000	0,350	0,405	0,850
8	H3BO3 + ZnSO4	0,435	8,950	0,250	0,290	0,650
9	H3BO3 + MnSO4	0,525	10,100	0,300	0,385	0,700
10	ZnSO4 + MnSO4 + H3BO3 + Мелафен	0,380	8,050	0,250	0,250	0,450
пдк		55	100	20	0,5	85

ВЫВОДЫ

Результаты исследований показывают, что в растениях, обработанных используемыми препаратами, по-видимому, создаются физиологические барьеры, которые ограничивают поступление тяжёлых металлов из корней в листья и обратно в корнеплоды.

Используемые микроэлементы входят в состав кофакторов, т.е. растениям они более необходимы. Поэтому миграция ТМ в растения уменьшается при дополнительном внесении микроэлементов в вегетирующие растения.

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что растения сахарной свёклы за счёт внесения микроэлементов и регулятора роста мелафена, особенно совместного, в качестве внекорневых подкормок имеют большую возможность создавать барьеры для ограничения трансформации тяжёлых металлов из листьев в корнеплоды.

Список литературы Снижение содержания тяжёлых металлов в корнеплодах сахарной свёклы

Промышленная ботаника/Кондратюк Е.Н., Тарабрин В.П., Бакланов В.И., Бурда Р.И., Хархота А.И. -Киев: Наукова думка, 1980. -260 с.
Кошкин, Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур: учебник/Е.И. Кошкин. -М.: Дрофа, 2010. -640 с.
Лукаткин, А.С. Синтетические регуляторы роста как индукторы холодоустойчивости и продуктивности растений/А.С. Лукаткин, С.В. Пугаев, А.В. Пугаев, Н.В. Кипайкина//Тезисы докладов VI Международной конференции «Регуляторы роста растений в биотехнологиях» 2001 года. -М.: 2001. -С. 108-109.
Костин, В.И. Изучение взаимодействия микроэлементов и мелафена на технологические качества корнеплодов сахарной свёклы/В.И. Костин, В.А. Исайчев, В.А. Ошкин//Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. -2014. -№4 (28). -С. 64-69.
Ошкин, В.А. Использование нереутилизирующихся микроэлементов для внекорневой подкормки сахарной свёклы/В.А. Ошкин//Научное обеспечение АПК. Итоги и перспективы: Материалы Международной научно-практической конференции, посвящённой 70-летию ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА. -Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2013. -Том 1. -С. 100-102.
Костин, В.И. Экологическая эффективность применения регулятора роста нового поколения мелафена и борной кислоты в популяции сахарной свёклы/В.И. Костин, В.А. Ошкин, Е.Е. Сяпуков//XXVII Любищевские чтения -2013 «Современные проблемы эволюции и экологии»: Сборник материалов международной конференции. -Ульяновск: УлГПУ, 2013. -С. 353-356.
Костин, В.И. Формирование урожайности и улучшение качества корнеплодов сахарной свёклы под действием фиторегулятора и борной кислоты/В.И. Костин, В.А. Ошкин//Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. -2014. -№1 (25). -С. 13-18.
Костин, В.И. Возможности активации продукционного процесса и повышения засухоустойчивости сахарной свёклы/В.И. Костин, В.А. Ошкин, О.Г. Музурова//Сахарная свёкла. -2014. -№10. -С. 30-33.
Ошкин, В.А. Детоксикация тяжёлых металлов в растениях Triticum aestivum и Beta vulgaris при действии регуляторов роста и нереутилизующихся микроэлементов/В.А. Ошкин, Е.Н. Ерофеева, О.Г. Музурова//XXVIII Любищевские чтения -2014 «Современные проблемы эволюции и экологии»: Сборник материалов международной конференции. -Ульяновск: УлГПУ, 2014. -С. 387-390.

Еще

Статья научная