ЗАВИСИМОСТЬ РОСТА РАСТЕНИЙ ОТ СОДЕРЖАНИЯ ОКИСЛОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ.

Панин М.С.¹ Камбарова Ж.Д.²

¹Семипалатинский Государственный Педагогический Институт

²Восточно-Казахстанский Государственный университет им. С. Аманжолова

ЗАВИСИМОСТЬ РОСТА РАСТЕНИЙ ОТ СОДЕРЖАНИЯ ОКИСЛОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ.

В результате деятельности человека содержание тяжелых металлов в почве значительно увеличилось. Для Восточного Казахстана характерно загрязнение за счет пылевых выбросов металлургических заводов, основу которых составляют окислы меди, цинка, свинца, кадмия. Исследованиями ряда ученых подтверждено, что основное количество окислов ТМ накапливается в пахотном горизонте почв, что представляет серьезную опасность для сельскохозяйственных культур.

Целью наших исследований является изучение устойчивости растений к токсикантам в начальный период вегетации, зависимости их роста от процентной концентрации окислов тяжелых металлов в почве.

Вопрос о толерантности растений имеет большую актуальность, поскольку в последнее время все чаще приходится выращивать сельскохозяйственные культуры на землях, загрязненных ТМ. Выяснение основ толерантности растений позволит определить практические возможности использования сельскохозяйственных культур при избыточном содержании ионов и солей в окружающей среде и допустимый уровень их избытка.

Опыты проводили по принципу одного меняющегося фактора путем повышения концентрации окислов ТМ в почве. Проведение вегетационного опыта основано на методике З.И Журбицкого «Теория и практика вегетационного опыта». Окислы металлов вносили в почву в следующих количествах: 0,001, 0,01, 0,05, 0,1, 0,5, 1,0, 5,0, 10, 15, 30, 50% к массе воздушно-сухой почвы. Вегетационные опыты проводили на почвах, различающихся по механическому составу и агрохимическим показателям с одинаковой загрязненностью (чернозем обыкновенный, темно-каштановая нормальная почва, горно-лесная дерновая слабооподзоленная). Отбор почвы проводился из пахотного слоя толщиной 50 см.

Из сельскохозяйственных культур взяты: злаковая - пшеница озимая сорта «Саратовская – 29», кормовая - люцерна синяя или посевная, салатовая - петрушка обыкновенная. Посев семян проводили из расчета 15 растений в сосуд, согласно применяемой методике. Семена культур подготавливаются предварительным замачиванием и проращиванием. Для опыта отбирались семена с хорошей всхожестью среднего размера.

Опыты проводили в контролируемых условиях в сосудах емкостью 500 грамм. Температуру воздуха в период от посева до всходов поддерживали на уровне +25⁰С, а в течение вегетации - +20 и +18⁰С. Влажность почвы поддерживали ежедневными поливами водопроводной водой из расчета 60 % от полной влагоемкости. Пыль промышленную с содержанием ТМ вносили при набивке сосудов.

Таблица 1 Физико-химический состав пылей.

№ п/п	Наименование пылей	Pb,%	Zn,%		Cu,%	As,%	Cl, %
1.	Шахтные печи	31,2÷38,0	9,0÷12,0	0,7÷0,95		1,5÷2,4		-
2.	Конвертера	46,8÷51,0	6,0÷6,5	2,3÷2,6		13,7÷18,9		0,15÷0,44
3.	Ш.В.У.	7,2÷15,0	52,9÷60,8	0,98		0,49÷0,74		0,47÷2,0
4.	Купеляционные печи	61,2÷69,6	2,6÷7,5	0,16÷0,6		0,2÷0,23		-
5.	Смесь из участка №2	39,2÷42,3	8,7÷10,8	1,20÷1,80		1,8÷2,8		4,0÷5,0
6.	Смесь из участка Т.О.	39,7÷44,7	8,7÷14,8	1,6÷2,2		1,4÷2,0		3,3÷3,7
7.	Циклоны шахтных печей	29,0÷33,2	9,2÷12,8	3,8÷6,4		0,53÷1,3		0,49÷1,0
8.	Груп. цикл. участка Г.О.	45,4÷47,2	6,9÷7,2	2,2		0,44÷0,65		-

Таблица 2 Фоновое и валовое содержание тяжелых металлов в пыли ОАО «Казцинк»

элемент	Валовое содержание (мг/кг)	Формы соединений			Кларк в литосферемг/кг	Кларк в почве, мг/кг	ПДК
		1	2	3
Медь	15600	469,2	51394,0	427,2	47	20	100
		3324,8	30,4	36,52
Цинк	58330	137,1	5791,8	821,8	85	50	300
		42545,6	1007,11	7097,8
Свинец	20450	555,1	1923,5	1807,9	16	10	100
		3634,2	1063,2	1131,2
Кадмий	47000	2077,4	9762,7	3665,7	0,13	0,5	3
		2252,4	481,42	1282,2

Примечание: 1 - водорастворимая форма; 2 - кислоторастворимая форма; 3 – обменная форма; в числителе – фоновое содержание элемента (мг/кг); в знаменателе – процент от валового содержания.

Фенологические наблюдения осуществляли ежедневно в течение 25 дней. Велись наблюдения за ростом и развитием проростков, изменением их морфометрии, направлениями роста, изменением окраски и т.п.

Морфологические изменения растений являются наиболее очевидными и проявляются как на макро-, так и на микроуровнях. Морфометрические параметры растений на макроуровне при изменении факторов окружающей среды следующие: - изменения размеров органов (уменьшение или увеличение размеров листьев), формы органов (деформация, искривление листовой пластинки), направления роста растения; - уменьшение продуктивности растения; - отмирание органических участков ткани (некрозы); - опадание листьев; - изменение биоритмов растения (побегообразование, повторное цветение).

Рассмотрим морфологические изменения бобовых культур на примере люцерны. Наблюдения за ростом и развитием культуры проводились в течение 21 суток. Изменения фиксировались с интервалом три дня, определялась и измерялась длина проростков. Через 3 дня после высадки на дозах 0,001%, 0,01%, 0,05% длина проростков составила 5-7 мм. Проростки имеют светло-зеленую окраску. Растения нормальные. На дозе 1,0% лишь к шестому дню появились проростки с длиной 5 мм. На 15 день нашего наблюдения на дозах 0,001%, 0,01%, 0,05% было замечено искривление стеблей, длина проростков составила 14-18 мм. Число листьев – 3. Растения имеют темно-зеленую окраску. На 1,0% дозе было замечено изменение окраски. Листья пожелтели, число листьев – 2. На 18 день наблюдения на дозах 0,001% длина растения составила 70,6 мм, 0,01% - 65,1 мм, 0,05% - 60,5 мм, 1,0% - 5 мм. Увеличилось количество листьев (4 листа на каждом стебле), местами видно пожелтение листьев. На 1,0% дозе длина растения уменьшилось на 2 мм (рисунок 1). На 5,0%, 10,0% дозах семена не взошли, почва приобрела серую окраску и почти высохла. На конец периода наблюдений на дозах с меньшей концентрацией проростки были хорошо развиты, длина их составила от 70 до 80 мм. На дозе 1,0% ростовые реакций проростков замедлены.

В результате проведенного эксперимента сделан следующий вывод: чем выше концентрация окислов тяжелых металлов в почве, тем токсичнее она становится для растений, на загрязненной почве уменьшается их урожайность и продуктивность. Почва с наименьшим содержанием тяжелых металлов оказывает благоприятное влияние на растения, т.е. усваивается то количество окислов металлов, которое необходимо для нормального роста и развития. Большой процент содержания тяжелых металлов становится токсичным для растения, они погибают.

Определение концентрации окислов тяжелых металлов в почве позволяет выявить, что оптимально безвредную составляют дозы, не превышающие 1% и критическую - выше 1%, при которой невозможен рост сельскохозяйственных культур.