Диссертация (Воздействие высокодисперсного металлургического шлама на сельскохозяйственные растения), страница 13

В то же время при концентрациях 0,001и 1%зафиксировано существенное повышение активности исследуемого фермента поЕдиниц активности / 1 г.сухого веществасравнению с контролем (рис. 57).0.0032Активность каталазы**0.00240.00160.0008***0Концентрация шлама%Рисунок 57 – Влияние шлама металлургического производства на активность каталазырапса ярового79В случае пероксидазы (рис. 58) внесение в среду металлургического шламапривело к ингибированию активности фермента, минимальные значения отмечены приЕдиниц активности / 1 г.сухого веществаконцентрации 0,1%.Активность пероксидазы0.000090.000080.000070.000060.000050.000040.000030.000020.000010*****Концентрация шлама, %Рисунок 58 – Влияние шлама металлургического производства на активность пероксидазырапса яровогоНа рисунке 59 представлены результаты исследования содержания пигментов врастениях рапса.

Наибольший рост концентрации хлорофиллов а и b в рапсе на фонеконтрольных растений отмечен при содержании в субстрате 1% шлама (рис. 59 а), в этойже группе был отмечен значительный прирост биомассы (рис. 53 (б)). При 10% шламаконцентрации пигментов не отличались от контрольных (рис. 59 а). Содержаниекаротиноидов немного снизилось в варианте 0,001, в остальных случаях значения близкик контрольным.

Соотношение Са+b/Ск достоверно не изменялось (рис. 59 б).80Са, mg/l54.543.532.521.510.50*Сb,mg/l***Сc, mg/l*Са+b/Сc**2**1.510.5*0Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %а)б)Рисунок 59 – Содержание хлорофилла а, b и каротиноидов (а); отношение Сa+b/Ск (б)в растениях рапсаАнализируя полученные данные можно отметить, что при внесении шлама всубстрат наблюдалось замедление прорастания семян рапса, в то же время увеличиласьвсхожесть, особенно на средних концентрациях (максимально +23% при 0,1% шлама), вэтой же группе активность каталазы и перокидазы была ниже контрольных значений.Данный факт может быть свидетельством благоприятности условий для рапса, либоснижениеактивностиэтихферментовкомпенсируетсяповышениемактивностиполифенолоксидазы, происходящим под действием тяжелых металлов, что являетсязащитным механизмом (Martins et al., 2011; Mourato et al., 2012).

Максимальный приростбиомассы отмечен при 1%, однако в этой группе растений так и не начался процессцветения. Результаты сопоставимы с данными исследования активности пигментов, т.е. вэтом варианте зафиксировано наибольшее содержание пигментов. Положительноевлияние железа и меди на всхожесть и урожайность зеленной массы отмечено многимиисследователями, в частности в работах Чурилова (2009) и Сушилиной (2004; 2011)показано стимулирующее действие этих металлов. Максимальное развитие хозяйственноценных признаков (масса семян) зафиксировано при концентрации 0,1%.Имеющиеся результаты не позволяют сделать однозначного вывода о влияниишлама на рапс яровой, однако наиболее важные при выращивании рапса параметры(всхожесть и масса семян) стимулировались при 0,1%–ой концентрации шлама всубстрате, показавшей положительный эффект и в лабораторных условиях.813.2.2.2 Свекла сахарная3.2.2.2.1Влияниешламаметаллургическогопроизводстванапоказателибиологической и хозяйственной продуктивностиВ ходе исследования установлено, что дружность всходов снижается во всехопытных группах, максимально при концентрации 0,01%.

В то же время отмеченоповышение всхожести на максимальных концентрациях 1 и 10% (13 и 23%соответственно) (рис. 60). Нужно заметить, что при концентрации шлама 0,001%, прикоторой в лабораторном эксперименте отмечена максимальная стимуляция всхожестисемян (на 27%), в условиях теплицы наблюдается обратный эффект, т.е. максимальноеподавление данного показателя (на 20%).Дружность всходов, %Всхожесть, %10080**6040*****200Концентрация шлама, %Рисунок 60 – Показатели дружности всходов и всхожести семян свеклы сахарнойРезультаты морфометрического исследования показали, что шлам в концентрации0,01% значительно увеличил прирост длины стебля (+ 60 %) (рис. 61 (а)). В этой жеконцентрации отмечен максимальный прирост биомассы, особенно массы корня (в 5 раз),что является наиболее важным при выращивании свеклы.Самые низкие показателибиомассы наблюдались при 1 и 10% шлама в культивационной среде (рис.

61 (б)).82Средняя длина корнеплода, %Средняя длина стебля, %180160140120100806040200Средняя масса корнеплода, %Средняя масса стебля, %*******600550500450400350300250200150100500*****Концентрация шлама, %****Концентрация шлама, %а)б)Рисунок 61 – Показатели вегетации растений свеклы сахарной: а) средняя длинанадземной части и корнеплода; б) средняя масса стебля и корняНа рисунке 62 представлен внешний вид экспериментальных растений (допрореживания), где визуально видно значительное увеличение биомассы надземной частипри средней концентрации (0,01%) металлургического шлама в субстрате.Контроль0,001%0,01%0,1%1%10%Рисунок 62 – Внешний вид экспериментальных растенийПодводя итоги тепличного эксперимента, стоит отметить следующее: внесениешламавсубстратзамедлилодружностьвсходов,однакопримаксимальныхконцентрациях повысило всхожесть.

Отмечено снижение длины корнеплодов, в то же83время средняя масса корнеплода увеличилась при всех концентрациях, особенно при0,01%шлама (более чем в 5 раз), что является наиболее важным показателем привыращивании свеклы. При этой же концентрации отмечен максимальный прирост длиныи массы надземной части. Таким образом, можно сказать, что доза металлургическогошлама 0,01% является наиболее приемлемой.3.2.2.2.2 Влияние металлургического шлама на биохимические показателирастений сахарной свеклыБылаизученаактивностьферментовантиоксидантнойзащиты(полифенолоксидазы, каталазы, пероксидазы) для растений сахарной свеклы, выращенныхна субстрате, содержащем шлам металлургического производства.На рисунке 63 представлена зависимость активности фермента полифенолоксидазыот концентрации вводимого в среду шлама. Установлено, что низкие концентрации шлама(0,001–0,1%)снижалиактивностьфермента,чтоможетсвидетельствоватьоположительном влиянии компонентов шлама на биохимические процессы.

Однако, вприсутствии концентрации 1% активность полифенолоксидазы по сравнению сконтрольными растениями увеличилась. При 10% шлама активность фермента вновьЕдиниц активности / 1 г.сухого веществанемного снизилась.Активность полифенолоксидазы0.3*0.25*0.20.150.1***0.050Концентрация шлама, %Рисунок 63 – Влияние шлама металлургического производства на активностьполифенолоксидазы сахарной свеклыАктивностьферментакаталазывприсутствиишламаметаллургическогопроизводства менялась незначительно (рис. 64). В данном случае можно признать84оптимальной добавку шлама 0,1%. При концентрации шлама 10% наблюдался ростЕдиниц активности / 1 г.сухого веществаактивности каталазы до значений, превышающих значения контрольной группы.Активность каталазы0.0050.004****0.003*0.0020.0010Концентрация шлама, %Рисунок 64 – Влияние шлама металлургического производства на активностькаталазы сахарной свеклыСредние концентрации шлама (0,01–0,1%) практически не повлияли на активностьпероксидазы (рис.

65), при минимальном содержании шлама в среде исследуемыйпоказатель заметно превышал контрольные значения, а увеличение концентрации шламадо 1 и 10% привело к существенному росту активности фермента.Единиц активности / 1 г. сухоговеществаАктивность пероксидазы0.0021*0.00180.0015*0.00120.00090.0006*0.0003*0.0000Концентрация шлама, %Рисунок 65 – Влияние шлама металлургического производства на активность пероксидазысахарной свеклы85При концентрации шлама в питательной среде, равной 10%, адаптация растенийсвеклы к стрессу происходила, по–видимому, за счет активации пероксидазы, что моглонаблюдаться при недостаточной эффективности других компонентов антиоксидантнойсистемы и повышении концентрации перекисей.Анализируя результаты, приведенные на диаграммах (рис.

66 (а, б)), можно сказать,что в целом наибольший синтез пигментов отмечен 10%–ной дозе шлама. В группе 0,01%зафиксированонаименьшеесодержаниехлорофиллаНаименьшиеb.показателисодержания хлорофилла а и каротиноидов отмечены в группах 0,001 и 1%. Отношениесуммыхлорофилловккаротиноидам(a+b/каротиноиды)вопытныхвариантахпрактически не отличаются от контроля.Са, mg/lСb, mg/lСc, mg/l**3Са+b/Сc2.5*2.521***1.52*****0.51.5*****10.500Концентрация шлама, %Концентрация шлама, %а)б)Рисунок 66 – Содержание хлорофилла а, b и каротиноидов (а); отношение Сa+b/Ск (б) врастениях свеклыВ ходе исследования установлено, что дружность всходов снижается во всехопытных группах, максимально при концентрации 0,01%. В то же время отмеченоповышение всхожести на максимальных концентрациях 1 и 10%.