Автореферат (Воздействие высокодисперсного металлургического шлама на сельскохозяйственные растения), страница 3

Однако дляклевера, рапса и свеклы были выявлены концентрации, при которых наблюдаласьстимуляция всех фиксируемых показателей (выделено курсивом) (табл. 2 – 4).Таблица 2 – Влияние металлургического шлама на показатели всхожести иразвития семян клевера (M±S; n=150)ВариантЭнергияпрорастания,%Контроль61±6,1Всхожесть,%72±3,8Средняядлинакорня, %100±3,4Средняядлинастебля, %100±2,1Средняямассакорня, %100±3,0Средняямассастебля, %100 ±1,50,00177±3,6*89±2,2*86,3±2,8*124,1±4,9*98,8±2,8151,7±3,7*0.0179±3,2*89±1,3*102,3±4,6128,5±3,2*101,4±1,6152,3±2,4*0,170±1,8*65±1,5*92,2±3,9*128,3±1,6*99,3±2,5101,3±1,4184±4,6*89±4,0*109,9±1,7*147,9±2,3*105,1±2,1*202,8±3,7*1073±3,3*73±2,790,5±1,3*141,8±3,1*100,6±3.9151,1±2,0** здесь и далее обозначены варианты, в которых отмечено достоверное различие с контрольнымизначениями при p < 0,05)Как видно из таблицы 2, все концентрации шлама стимулировали процессыпрорастания и последующую вегетацию клевера.

Максимальный положительныйэффект отмечен при 1% шлама (на 47% увеличивалась длина стеблей и на 100% –масса). Данную концентрацию можно считать наиболее благоприятной, т.к. в этомслучае отмечено позитивное влияние на все исследуемые показатели.Под действием шлама наблюдалось снижение энергии прорастания ивсхожести семян рапса, за исключением варианта 0,1%, где отмечена стимуляцияанализируемых показателей (табл. 3). В то же время, внесение шлама оказалоположительное влияние на показатели вегетации. Так, отмечено увеличениесредней длины корня на 50–90% и стебля на 15–74%. На прирост массы корняшлам оказал не столь значительное влияние, однако средняя масса стебляувеличилась на 28% при концентрациях 0,1 и 10%, снизилась на 15% при 0,01%шлама в среде.Таблица 3 – Влияние металлургического шлама на показатели всхожести иразвития семян рапса (M±S; n=150)ВариантВсхожесть,%КонтрольЭнергияпрорастания,%80±4,2Средняядлинастебля, %100±2,3Средняямассакорня, %100±3,8Средняямассастебля, %100±2,70,00166±5,4*0,0149±5,0*67±4,0*159,6±3,9* 115,6±2,1*101,3±2,9100,2±3,753±2,3*152,6±2,1* 146,4±3,7* 109,0±1,9* 85,7,4±3,1*0,1187±4,1*90±1,5*157,6±1,9* 114,6±2,6* 111,2±2,7* 128,5±4,6*62±2,1*67±2,4*194,0±4,5* 134,3±4,1* 121,9±4,5*1068±3,2*70±3,3*161,7±3,2* 174,8±4,8* 118,8±3,6* 128,6±3,1*83±2,1Средняядлинакорня, %100±4.010100,2±2,2Результаты исследования влияния шлама металлургического производства наморфофизиологические показатели свеклы представлены в таблице 4.Таблица 4 – Влияние металлургического шлама на показатели всхожести иразвития семян свеклы (M±S; n=150)ВариантЭнергияВсхожестьСредняяпрорастания%длина корня,%%Контроль43±1,281±1,1100±2,9Средняядлинастебля, %100±3,7Средняямассакорня, %100±1,5Средняямассастебля, %100±4,10,00160±3,4*97±1,7*187,5±5,0*237,7±2,4*212,1±2,9*251,3±2,9*0,0135,5±1,8*67±2,8*117,1±1,6*217,5±1,6*101±3,1148,9±3,5*0,144±2.070±4,1*100,4±3,8197,0±2,2*98,7±2,1108,5±1,8*148±4,987±2,3*101,7±3,2114,2±4,1*101,6±4,499,5±4,51041±3,267±4,7*164,0±1,9*167,9±2,8*105,1±1,7*101,1±2,8Внесение в культивационную среду шлама в целом снизило показателивсхожести семян свеклы, но при этом отмечена стимуляция показателей вегетации,максимальные значения наблюдались при концентрации 0,001% – увеличение в 2 –2,5 раза.

При этой же концентрации всхожесть была выше контрольных значений.Таким образом, наиболее благоприятными концентрациями стали: для клевера– 0,1 и 1%, для рапса – 0,1%, и для свеклы – 0,001%. Полученные данныесвидетельствуют о высокой биологической активности компонентов шлама,вероятно связанной с тем, что микроэлементы в составе шлама находятся ввысокодисперсной форме (Коваленко, Фолманис, 2000). С учетом полученныхрезультатов и экономической целесообразности, для дальнейших экспериментов втеплице были выбраны рапс яровой и свекла сахарная. Кроме того был использованлен, не показавший положительного отклика на внесение шлама в культивационнуюсреду, но являющийся важной технической культурой Вологодской области, гдерасположен металлургический комбинат ОАО «Северсталь» (г.

Череповец),шламовые отходы которого исследовались в настоящей работе.В результате тепличного эксперимента установлено следующее:Рапс яровой. При внесении шлама в субстрат наблюдалось замедлениепрорастания семян рапса, в то же время увеличилась всхожесть, особенно на среднихконцентрациях (максимально +23% при 0,1% шлама) (рис. 1 (а)), в этой же группеактивность каталазы и перокидазы была ниже контрольных значений (табл.

5).Данный факт может быть свидетельством благоприятности условий для рапса, либоснижение активности этих ферментов компенсируется повышением активностиполифенолоксидазы (табл. 5), происходящим под действием тяжелых металлов, чтоявляется защитным механизмом (Ali и др., 2006; Mourato, Martins and Reis, 2012)Максимальный прирост биомассы отмечен при 1%, однако в этой группе растенийтак и не начался процесс цветения (рис. 1 (б, в)). Результаты сопоставимы с даннымиисследования растительных пигментов (рис. 2 (а, б)) – в этом вариантезафиксировано наибольшее их содержание. Положительное влияние железа и медина всхожесть и урожайность зеленной массы отмечено многими исследователями, в11частности в работах Сушилиной (2004) и Чурилова (2009) показано стимулирующеедействие этих металлов.

Максимальное развитие хозяйственно ценных признаков(масса семян) зафиксировано при концентрации 0,1% (рис. 1 (г)).Дружность всходов, %Всхожесть, %12010080*******80**100***60Длина корня, %*Длина стебля, %******604040202000Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %а)Масса корня, %180160140120100806040200б)Количество стручков, %Масса семян в стручке, %Масса стебля, %**********Концентрация шлама, %160140120100806040200********Концентрация шлама, %в)г)Рисунок 1 – Влияние шлама на: а) показатели всхожести; б) вегетативныепоказатели; в) биомассу; г) показатели развития хозяйственно–ценных признаковрастений рапса; n = 90Таблица 5 – Активность ферментов антиоксидантной системы рапсаКонцентрация,АктивностьАктивностьАктивность%полифенолоксидазы, каталазы, ед.

акт. /пероксидазы, ед.ед. акт. / 1 г. сух.1 г. сух. веществаакт. / 1 г. сух.веществавеществаКонтроль0.08544090.0010630.0000820,0010.0382883 ↓0.002531 ↑0.000052 ↓0,010.0765766 ↓0.000531 ↓0.000026 ↓0,10.1148648 ↑0.000719 ↓0.000013 ↓10.0765766 ↓0.002625 ↑0.000039 ↓100.1148648 ↑0.000906 ↓0.000052 ↓Здесь и далее ↓↑ – снижение или повышение активности относительно контроля12Са, мг/л54.543.532.521.510.50*Сb, мг/л***Са+b/СcСc, мг/л2****1.5*10.5*0Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %а)б)Рисунок 2 – Влияние шлама на содержание хлорофилла а, b и каротиноидов(а) и отношение Сa+b/Ск (б) в растениях рапсаАнализируя результаты, полученные в тепличном эксперименте, нельзясделать однозначные выводы о влиянии шлама на рапс яровой, однако наиболееважные при выращивании рапса параметры (всхожесть и масса семян)стимулировались при 0,1%–ой концентрации шлама в субстрате, показавшейположительный эффект и в лабораторных условиях.Свекла сахарная.

Как и в случае с рапсом наблюдалось снижение скоростипрорастания и повышение всхожести, только, в отличие от рапса, намаксимальных концентрациях (рис. 3 (а)). Наибольшее накопление биомассы иразвитие хозяйственно–ценных признаков отмечено при концентрации 0,01% (рис.3 (б, в)). Показатели активности ферментов антиоксидантной системы при этойконцентрации в целом оказались ниже контрольных (табл. 6), что можетсвидетельствовать об отсутствии стресса для растений.Дружность всходов, %Всхожесть, %10080**6040*****200Длина корнеплода, %180160140120100806040200Длина стебля, %******Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %а)б)13*Масса корнеплода, %600Масса стебля, %*500*400300***200*100* **0Концентрация шлама, %в)Рисунок 3 – Влияние шлама на: а) показатели всхожести; б) вегетативныепоказатели; в) биомассу свеклы; n = 90Таблица 6 – Активность ферментов антиоксидантной системы свеклыКонцентрация,АктивностьАктивностьАктивность%полифенолоксидазы,каталазы, ед.

акт. /пероксидазы, ед.ед. акт. / 1 г. сух.1 г. сух. веществаакт. / 1 г. сух.веществавеществаКонтроль0.19570.0035550.000080,0010.0789 ↓0.003795 ↑0.00031 ↑0,010.0263 ↓0.003812 ↑0.00005 ↓0,10.0789 ↓0.002609 ↓0.00016 ↑10.2367 ↑0.002761 ↓0.00099 ↑100.1841 ↓0.00393 ↑0.00193 ↑Наиболее интенсивный синтез пигментов наблюдался в группе 10%,минимальные показатели зафиксированы при 0,0001% шлама в субстрате (рис.

4).Са, мг/л3Сb, мг/лСc, мг/л*2.5*2.52*1.510.52*********1.5**Са+b/Сc*10.5*00Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %а)б)Рисунок 4 – Влияние шлама на содержание хлорофилла а, b и каротиноидов(а) и отношение Сa+b/Ск (б) в растениях свеклы14Полученные данные показывают, что для сахарной свеклы оптимальнымистали средние концентрации шлама, в частности – 0,01%, при которойнаблюдалось наилучшее развитие хозяйственно–ценных признаков. Возможно, этосвязано с недостатком микроэлементов в контрольном субстрате, что привело котклонению от нормы роста растения или к прекращению развития. В то же времяизбыток питания также вызывает метаболические нарушения в растении.

Крометого, одни и те же элементы в зависимости от условий среды могут тормозить илиусиливать поступление других элементов (Ягодин и др., 1974).Лен посевной. Для льна, как и для рапса и свеклы, отмечено подавлениеэнергии прорастания семян, при повышении их всхожести при низких и высокихконцентрациях. Такие хозяйственно–ценные параметры, как масса стебля,количество и масса коробочек максимально возрастали в группах 1 и 10% (рис. 5).Дружность всходов, %50Длина корня, %Всхожесть, %60* *40***30** *100* **** ***80*602040102000Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %а)Масса корня, %600550500450400350300250200150100500Длина стебля, %120б)Масса стебля, %****280Количество коробочек, %Масса коробочек, %*240200**160*120****80*40***** *0Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %в)г)Рисунок 5 – Влияние шлама на: а) показатели всхожести; б) вегетативныепоказатели; в) биомассу льна; г) развитие генеративных признаков льна посевного;n = 9015Исследование влияния шлама на активность ферментов показало существенноеповышение активности полифенолоксидазы при концентрациях выше 0,001% (табл.7), что может быть связано с наличием меди в шламе, т.к.