Автореферат (Воздействие высокодисперсного металлургического шлама на сельскохозяйственные растения), страница 4

полифенолоксидазаявляется медьсодержащим ферментом и при добавлении Cu2+ происходит егоактивация. Активность каталазы имеет максимальные значения при дозе 0,001% иснижается до контрольных значений при увеличении содержания шлама до 10%(табл. 7). В случае пероксидазы, все показатели активности в экспериментальныхгруппах были существенно ниже контрольных (табл. 7). Вероятно, с этим связансущественный прирост стеблей у экспериментальных растений, т.к. отвечающий зарост гормон ауксин ингибируется пероксидазой (Binderet al., 2007; Strader, Beisnerand Bartel, 2009; Beamson and Briggs, 1992)Таблица 7 – Активность ферментов антиоксидантной системы льнаКонцентрация,АктивностьАктивностьАктивность%полифенолоксидазы, каталазы, ед.

акт. /пероксидазы, ед.ед. акт. / 1 г. сух.1 г. сух. веществаакт. / 1 г. сух.веществавеществаКонтроль0.0372910.001070.000250,0010.049258 ↑0.001653 ↑0.00007 ↓0,010.541842 ↑0.001406 ↑0.00009 ↓0,10.37121 ↑0.001298 ↑0.00007 ↓10.344809 ↑0.001306 ↑0.00006 ↓100.788134 ↑0.00102 ↓0.00015 ↓Четкой зависимости концентрации хлорофилла а, b и каротиноидов врастениях льна от процентной доли шлама в культивационной среде выявить неудалось. Однако, из рисунка 6 (а) следует, что компоненты шлама в концентрацияхниже 10% либо не оказывали влияния, либо немного стимулировали синтезпигментов (0,001; 0,1 и 1%).5Са, мг/л4***3Са+b/Сc2***Сc, мг/л***32Сb, мг/л******1100Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %а)б)Рисунок 6 – Содержание хлорофилла а, b и каротиноидов (а) и отношениеСa+b/Ск (б) в растениях льна16В целом, в тепличном эксперименте установлено, что шлам замедляетпроцесс прорастания семян, однако увеличивает их всхожесть.

Также выявленыконцентрации шлама, стимулирующие развитие хозяйственно–ценных признаковисследуемых культур в условиях теплицы (рапс – 0,1%; свекла – 0,01%, лен – 1%).Однозначных выводов о влиянии шлама на биохимические показатели растенийсделать не удалось т.к. содержащиеся в шламе тяжелые металлы, с одной стороны,являются важными микроэлементами, и в небольших количествах участвуют внормальном функционировании антиоксидантной и фотосинтетической систем, сдругой стороны, избыток этих металлов вызывает стресс и активацию защитныхсистем растений (Emamverdian et al., 2015). Полученные результатысвидетельствуют о видоспецифичности концентрационных эффектов шлама.В ходе проведения полевых исследований получены следующиерезультаты:Рапс яровой. Внесение шлама в дозах 0,5 т/га и 2 т/га положительноотразилось на показателях фотосинтетической деятельности растений рапсаярового (табл.

8), что может быть связано с наличием в шламе марганца, которыйучаствует в деятельности фотосистемы II (ФС II) (Arya and Roy, 2011), а такжеиграет важную роль в защите ФС (X. Hou and H. J. M. Hou, 2013).Таблица 8 – Показатели фотосинтетической деятельности растений рапсаярового в зависимости от дозы внесения шламаВариантСухоевещество,г/ растениеФотосинтетический потенциал, тыс. м2 в сут./гастеблевание –бутонизация – цветение –бутонизацияцветениесозреваниеПлощадьлистьев,см2/растениеКонтроль12,63704,712614914330,5 т/га20,651118,373075154592 т/га21,121189,503005374634 т/га12,51691,33248505407НСР05*2,7115,7–––*здесь и далее НСР05 – наименьшая существенная разность с 95%–м уровнемвероятностиПри тех же нормах внесения показатели роста и урожайности превышаликонтрольные значения (рис.

7). Максимальное развитие хозяйственно ценныхпризнаков (количество стручков и масса семян) наблюдалось при дозе 2 т/га.Норма внесения 4 т/га либо оказывала несущественное влияние, либо подавлялафиксируемые показатели.17**140120100806040200140* **120**** * **100* *806040200Контроль0.5 т/га2 т/гаКонтроль4 т/га0.5 т/га2 т/га4 т/гаКоличество плодов, % (НСР05 - 5.8)Количество семян в стручке, % (НСР05 - 2.6)Масса 1000 семян, % (НСР05 - 0.24)Высота растений, % (НСР05 - 0.86)Урожайность, % (НСР05 - 0.18)Рисунок 7 – Показатели роста и урожайности рапса в зависимости от дозывнесения шлама; n = 90Свёкла сахарная.

Наилучшие показатели фотосинтетической деятельностизафиксированы в вариантах 0,5 т/га и 2 т/га (табл. 9).Таблица 9 – Показатели фотосинтетической деятельности свеклы сахарной взависимости от дозы внесения шламаВариантПлощадь листьев тыс.ЧПФ г /м2 сутки2м /гаКонтроль14,27,20,5 т/га16,69,32 т/га16,88,94 т/га15,28,6НСР050,60,4Масса растений в опытных вариантах была выше массы растенийконтрольного варианта, максимальные показатели в группе 2 т/га. Наибольшаямасса корнеплодов наблюдалась в варианте 0,5 т/га.

В то же время сахаристостькорнеплодов была несколько выше в варианте 2 т/га (рис. 8), однако пересчётвыхода сахара на 1 га показал, что концентрация 0,5 т/га более предпочтительна.********Контроль0.5 т/га2 т/га4 т/гаМасса корнеплода, % (НСР05 - 19)Масса листьев, % (НСР05 - 11)Урожайность, % (НСР05 - 18)Сахаристость, %2001801601401201008060402001614121086420***Контроль 0.5 т/га2 т/га4 т/гаНСР05 - 1.2Рисунок 8 – Влияние шлама на показатели биологической и хозяйственнойпродуктивности сахарной свёклы; n = 9018Кроме того, во время опыта на листьях контроле отмечено большоеколичество некротических пятен, на листьях экспериментальных растений этогоне наблюдалось. Данное явление может свидетельствовать о том, что шламобладает фитопротекторными свойствами.Лен посевной.

Все дозы шлама оказали положительное влияние нафотосинтетическую деятельность растений льна – максимальные показателифотосинтетической активности наблюдались в варианте с внесением 0,5 т/га (табл. 10).Таблица 10 – Основные фотосинтетические показатели посевов льна (фазацветения)ВариантПлощадь листьевФСП, тыс.Урожай сухойЧПФ,тыс.

м2/гам2дн./габиомассы, т/гаг/(м2дн.)Контроль18,073712,657,430,5 т/га20,764383,718,332 т/га20,034073,388,124 т/га19,383792,957,86НСР050,2712,60,270,36Показатели вегетации и продуктивности (рис. 10) также увеличилисьотносительно контрольных значений, с понижением дозы с 4 до 0,5 т/гастимулирующий эффект повышался. При этой же дозе наблюдались наибольшиепоказатели продуктивности (количество коробочек и масса семян) (рис. 9).300*250*200150******100500Контроль0.5 т/га2 т/га4 т/гаВысота растений, % (НСР05 - 1.16)Количество коробочек, % (НСР05 - 2.32)Масса 1000 семян, % (НСР05 - 0.45)Рисунок 9 – Влияние шлама на показатели вегетации и продуктивности льнапосевного; n = 90Кроме того, в ходе эксперимента было отмечено более раннее наступлениефаз развития у растений экспериментальных групп.Таким образом, в ходе полевых исследований установлено, чтометаллургический шлам в дозах 0,5 т/га и 2 т/га стимулирует фотосинтетическуюпродуктивность растений, и увеличивает урожайность всех исследуемых культур.Полученные результаты подтверждают имеющиеся данные о том, что тяжелыеметаллы в небольших количествах положительно влияют на рост и развитие19растений (Jayakumar et al., 2013; Jayakumar et al., 2008; Jayakumar et al., 2007;Sharma, Sharma, 1993; Manivasagaperumal et al., 2011; Nurul Syuhada et al, 2014).3.3 Результаты исследования экологической безопасности примененияшламовых отходов в растениеводствеАнализ содержания металлов (компонентов шлама) в тканях растенийпоказал накопление меди и цинка в основном в семенах рапса и льна, максимальнов группе 4 т/га.

Для растений свеклы сахарной отмечено незначительноепревышение ПДК по цинку в корнеплодах группы 2 т/га. Исследованиесодержания металлов в почве после уборки урожая, выращенного с использованиемвысокодисперсных шламовых отходов, не выявило превышения ПДК.Электронномикроскопическоеисследованиехарактеранакоплениякомпонентов шлама в гомогенатах органов растений показал равномерноераспределение меди и цинка, для железа зафиксированы очаги более плотногонакопления в тканях рапса и льна. Это согласуется с результатами ряда работ(Sheoran et al., 2009; Wilson–Corral et al., 2011), в которых показан очаговыйхарактер накопления металлов в растениях. В гомогенатах органов свеклы железо,также как и остальные металлы, характеризовалось равномерным распределением.Данные результаты могут быть использованы при разработке методовфитоэкстрации металлов из почв, загрязненных металлургическими шламами,например, при рекультивации шламонакопителей.ВЫВОДЫ1.

Установлено, что выбранный для исследования металлургический шламхарактеризуется высоким содержанием железа 85,6 % масс (в пересчете на общеесодержание металлов тяжелее кальция). Наибольшей концентрацией из тяжелыхметаллов характеризуется цинк – 8,3 % масс. Обнаруженные металлы представленыв виде соединений. Размеры частиц шлама лежат в диапазоне от 0,1 до 100 мкм.2. В ходе лабораторного эксперимента для клевера, рапса и свеклы выявленыконцентрации шлама, благоприятно влияющие на все исследуемые показатели:для клевера – 0,1 и 1%, для рапса – 0,1%, и для свеклы – 0,001%. Для другихкультур при стимуляции одних признаков наблюдалось подавление других.3. В условиях теплицы показано, что металлургический шлам являетсяэффективным стимулятором вегетативных и генеративных процессов дляисследуемых растений. Максимальное развитие хозяйственно ценных признаковотмечено у рапса при 0,1 % шлама (в 1,5 раза увеличилась масса семян), у свеклыпри концентрации 0,01% (более чем в 5 раз увеличилась масса корнеплода), у льнапри 1% шлама в субстрате (в 2,5 раза увеличилось количество коробочек и в 1,5раза их масса).