Специфичность элементного состава яблони ягодной в природных и урбанизированных условиях Республики Бурятия

Яблоня ягодная ( Malus baccata (L.) Borkh.) широко распространена в лесостепной зоне юга Бурятии. Обзор литературы показал, что имеются лишь отдельные данные по составам рода Malus и состоянию почв в данных ценопопу-ляциях. Сведения по качеству плодов разрознены и фрагментарны, а в условиях Бурятии подобного рода исследования проводятся впервые. Определенный интерес представляет также изучение распределений элементов между органами растения.

Цель работы : Определить содержания эссенциальных и потенциально токсичных элементов в почвах и образцах яблони, собранных в природных и урбанизированных территориях Республики Бурятия; проследить изменение состава в зависимости от места произрастания и изучить распределение элементов в разных органах растения.

Материалы и методы

В качестве материала для исследования были взяты плоды и листья яблони ягодной в фазу плодоношения из местообитаний на территории Республики Бурятия (природные территории) и г. Улан-Удэ (городская местность), а также почвенные образцы.

Места сбора образцов естественных территорий характеризуются отсутствием источников загрязняющих веществ, кроме населенных пунктов Бурлаково и Ошурково, расположены вдали от автомагистралей.

Для сравнения были взяты образцы с улиц г. Улан-Удэ, характеризующихся повышенным транспортным потоком и влиянием местообитания человека: Геологическая, Балтахинова, Ранжурова (возле гостиницы Гэсэр), Смолина (возле главного корпуса Бурятского государственного университета). Почвеннорастительные комплексы на территории г. Улан-Удэ формируются на легких щебенистых пылеватых лёссовидных суглинках, супесях и песках, для которых характерны легкий гранулометрический состав и значительная мощность рыхлых отложений.

Качественный состав и количественное содержание элементов определяли в Институте геохимии СО РАН (г. Иркутск) методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) (Чупарина, Мартынов, 2011).

Из каждого образца почвы и растения, взятого в одном и том же месте, отобрано по три подобразца, которые были независимо подготовлены к анализу и измерены. Таким образом, каждый представленный результат является средним из трех параллельных определений. Степень накопления элементов растениями определяется коэффициентом биологического поглощения (накопления), т. е. отношением содержания элемента в растении к содержанию этого элемента в почве (Ловкова и др., 1989). Коэффициент биологического поглощения (КБП) рассчитывали по формуле: КБП= Р/П, где Р — содержание химического элемента в растении; П — содержание химического элемента в почве, на которой произрастает данное растение.

Результаты и обсуждение

Как известно, элементный состав растений определяется, в первую очередь, элементным составом почвы. Исходя из полученных результатов, мы выяснили, что почвы урбанизированной и природной среды имеют близкие составы. Почвы, в основном, представлены кремнеземом, оксидами алюминия и железа, до- 72

статочно много в них содержится натрия, магния, калия и фосфора. Содержания щелочных элементов Na, K и Rb в рассматриваемых почвах, а также оксидов Al, P, и Fe превышают кларковые значения. Содержания остальных элементов ниже кларков. Макрокомпонентные составы соответствуют особенностям аллювиально-железистых почв, представленных на рассматриваемых участках. Средние значения оксидов основных элементов в почвах сельской местности ниже, чем в городской агломерации. Исключение составляют оксиды TiO 2 , MnO и Fe 2 O 3 , характерные для почв аллювиально-железистого типа. Поскольку почвы городской среды супесчаные и суглинистые, основные компоненты в них SiO 2 и Al 2 O 3 .

Что касается микроэлементного состава, то места отбора с городских улиц незначительно выделяются содержаниями Cu, Zn и Pb. Накопление их почвами, прежде всего, связано с загрязнением городской среды продуктами работы городского транспорта (Литвенкова, 2005). Содержание элементов Cr, Ni, Sr, Zr и Ba сравнимы по уровням в естественной и городской местностях. Если сравнивать участки естественных территорий между собой, то более высокие содержания Cr, Ni, Cu, Sr, Zr и Ba обнаружены в местах Романово, Бурлаково, Ошурково, а элементов подгруппы железа на участке Сотниково, который ближе всего расположен к городу Улан-Удэ. В ходе проведенных исследований было определено содержание элементов в листьях и плодах яблони ягодной. По полученным данным содержание Na, Al, Si, Ca, Ti, Fe, Ni и Cu в листьях яблони городской местности выше, чем в сельской. Накопление этих элементов растением можно объяснить, во-первых, исходя из почвенного состава, а также условиями произрастаниями в городской среде, прежде всего, повышенным транспортным потоком. Транспортное загрязнение вызывает повышение уровней Ti, Fe, Ni и Cu в растениях. В то время как источниками остальных компонентов является пылевая составляющая и выбросы от строительной, цементной и других видов промышленности. При этом содержания элементов в листьях не превышает значений избыточных или токсичных для растений концентраций, кроме Fe и Al (Ильин, Сысо, 2001; Кабата — Пендиас, 1989). Наблюдаются незначительные превышения их содержаний над предельно допустимыми концентрациями (ПДК). В условиях антропогенной нагрузки растение запускает защитные механизмы, ограничивающие поступление нежелательных элементов в организм. Для листьев, собранных с естественных территорий, характерно повышенное в сравнении с городом содержание магния, фосфора, марганца, стронция и бария. Эти ессенциальные элементы выполняют важные физиологические функции в процессах фотосинтеза, активации ферментов, участвуют в гликолизе и других. В естественной среде произрастания баланс элементного состава сохраняется.

Как показали результаты исследований, яблоня ягодная относительно слабо поглощает Na, Al, Si, Ti, Mn, Fe, Cr, Zr и Ba. Для них показатель КПБ меньше 0,1. Самыми необходимыми для растения оказались Mg, P, S и Ca, и в меньшей степени — K, Ni, Cu, Zn и Rb. Как видно, наибольший коэффициент биологического поглощения фосфора установлен в листьях из сельской местности и в плодах городской агломерации. Известно, фосфор очень важен в развитии плодовых растений. Он входит в состав протоплазмы и клеточного ядра, играет большую роль в иммунитете растений и сохранении материнских признаков у потомства, так же накапливается в семенах и служит резервом при его прорастании. Он способ- ствует равномерному плодоношению и ускоренному росту. Яблоня ягодная имеет повышенный КБП по сере. Вероятно, это связано с поступлением ее из атмосферы с дождем и снегом. Кроме того, при внесении ряда минеральных удобрений (например, простого суперфосфата или сульфата аммония) в почву поступает значительное количество серы, вполне достаточное для нормального роста и развития растений. Листья яблони обоих типов местности имеют высокий КБП кальция. Кальций влияет на обмен углеводов и белковых веществ, а также на обеспечение нормальных условий развития корневой системы растений. Потребность в кальции проявляется в самые ранние сроки развития растений: отсутствие кальция подавляет мобилизацию запасных питательных веществ (крахмала, белков) и превращение их в более простые соединения, что может привести к гибели растения.