Влияние гумата натрия на посевные качества тест-культуры в условиях загрязнения почв тяжелыми металлами

Введение В последние десятилетия в связи с быстрым развитием промышленности во всем мире наблюдается значительное возрастание содержания тяжелых металлов в окружающей среде. Наиболее токсичными среди них считаются свинец и кадмий [1, 2, 4]. Несмотря на то, что кадмий не является необходимым для жизнедеятельности растений элементом, а свинец нужен лишь в очень малых концентрациях для работы некоторых ферментов, эти металлы активно поглощаются растениями. Их опасность усугубляется тем, что свинец и кадмий сохраняют свои токсические свойства в течение продолжительного времени и обладают кумулятивным действием [11]. В связи с этим изучение реакции растений на присутствие повышенных концентраций тяжелых металлов в окружающей среде вызывает большой научный и практический интерес.

Следует отметить, что влиянию свинца и кадмия на растения посвящено довольно большое количество работ [1, 5–10, 13–16]. Однако многие аспекты их действия на растительный организм остаются недостаточно изученными.

Особой актуальностью отличаются исследования, направленные на снижение негативного воздействия тяжелых металлов и их соединений на компоненты биосферы. Одним из способов предотвращения их неблагоприятного воздействия является использование детоксицирующих препаратов. В качестве детоксикантов могут выступать различные по происхождению вещества (органической, минеральной и синтетической природы), которые способны инактивировать металлы в почве.

Цель исследований . Оценка влияния гумата натрия на посевные качества тест-культуры в условиях загрязнения почв кадмием и свинцом.

Объекты и методы исследований. В качестве тест-культуры для исследования фитотоксичности почв, загрязненных кадмием и свинцом, использован яровой ячмень сорта Красноярский 80.

Оценка влияния тяжёлых металлов и гумата натрия на посевные качества ярового ячменя проводилась в лабораторных условиях с использованием вегетационных сосудов, наполненных почвой (чернозем выщелоченный). Для закладки опыта использовали почву пахотного слоя, взятую с полей СПК «Зыковский». Перед закладкой опыта, по результатам агрохимического анализа, почва имела следующие характеристики: гумус – 7,7 %; рН KCl – 7,5; гидролитическая кислотность – 6,3 мг-экв/100 г почвы; сумма обменных оснований – 42 мг-экв/100 г; подвижный фосфор – 300 мг/кг; обменный калий – 150 мг/кг; ЕКО – 57,6 мг-экв/100 г почвы.

Тяжелые металлы в концентрации от 1 до 5 ПДК вносили в опытные варианты в виде хорошо растворимых солей: (CH 3 COO) 2 Pb, 3CdSO 4 ·8H 2 O. Расчет концентрации проводили согласно данным ПДК [3]. В качестве детоксиканта тяжёлых металлов использовали гумат натрия в дозе 0,15 и 0,3 г на 1 кг почвы. После внесения необходимых ингридиентов почва инкубировалась в течение 7 дней. Объектами служили 30 семян в одном сосуде, все опыты проводили в 4 повторностях. По истечении 3 суток определили энергию прорастания семян, 7 суток – лабораторную всхожесть.

Статистическую обработку проводили при помощи пакета Microsoft Excel 97 для Windows и компьютерного пакета статистических программ «Snedecor».

Результаты исследований и их обсуждение. При оценке влияния модельного загрязнения почвы кадмием и свинцом отмечено, что процесс прорастания семян является довольно устойчивым к действию токсикантов только при низкой концентрации тяжелых металлов (1 и 2 ПДК) (табл. 1). Наблюдалось даже некоторое увеличение энергии прорастания при данных концентрациях кадмия и свинца, однако отличие от контроля недостоверно, и можно говорить лишь о тенденции к стимуляции прорастания семян. Подобный эффект отмечен О.Б. Могуновой и Ю.А. Горюновой (1998) [12].

При увеличении концентрации свинца и кадмия в почве было выявлено значимое (P≤0,01) ингибирующее действие на энергию прорастания ярового ячменя (табл.1). При концентрации 3 ПДК отличие от контроля в варианте со свинцом составляет 11 %, 4 ПДК – 28 %, 5 ПДК – 54 % . В опытном в варианте с кадмием также наблюдалось снижение данного показателя, в чуть в большей степени: при 3 ПДК – 24 %, 4 ПДК – 33 %, 5 ПДК – 69 %.

Отметим, что подобную задержку начальных этапов роста, только у других видов растений (бобов, гороха, риса, Crepis capillaries; Vaccinium myrtillus), отмечали также и другие авторы [8–10].

В качестве детоксиканта свинца и кадмия был использован гумат натрия в концентрациях 0,15 и 0,30 г/кг почвы. Отмечено, что он в обеих концентрациях оказывает положительное влияние на энергию прорастания семян при низком уровне загрязнения почв свинцом и кадмием (табл. 1). С увеличением содержания тяжелых металлов (от 3 до 5 ПДК) происходит достоверное (Р < 0,01) снижение показателя. Внесение гумата натрия в дозе 0,3 г/кг сильнее ослабляет негативное действие тяжелых металлов. При сравнении опытных вариантов с использованием гумата натрия с образцами без внесения детоксиканта с соответствующими концентрациями тяжелых металлов установлено значимое положительное влияние.

Таблица 1

Влияние гумата натрия на энергию прорастания ярового ячменя при загрязнении кадмием и свинцом