Бессонова В.П., Іванченко О.Є.

Дніпропетровський державний аграрний університет

Поглинання аміачного азоту з живильного розчину декоративними квітковими рослинами за умов впливу на них надлишку Fe²⁺ та Cr³⁺

Одним із найважливіших етапів мінерального живлення рослин, на який впливають різноманітні екологічні чинники, в тому числі й несприятливі (забруднення довкілля, високі негативні та позитивні температури тощо) є поглинання сполук азоту. Вищі рослини асимілюють неорганічний азот головним чином у формі нітратів (NO₃^¯) і амонію (NH₄⁺). У зв’язку з цим, постає проблема вивчення перебігу цього процесу у декоративних квіткових рослин, які широко використовуються з метою озеленення антропогенно змінених територій. Мета роботи – дослідити вплив надлишку Fe²⁺ та Cr³⁺, як окремо, так і сумісно, на поглинання амонійного азоту з живильного розчину різними за стійкістю до даного типу забруднення видами квіткових рослин – чиною запашною (Lathyrus ododatus L.) та чорнобривцями розлогими (Tagetes patula L.).

Рослини вирощували у водній культурі. Як живильне середовище використовували розчин Кнопа, розведений дистильованою водою у співвідношенні 1:4, але нітратну форму азоту (Ca(NO₃)₂) замінювали на аміачну ((NH₄)₂SO₄) у еквівалентній кількості. Варіантів досліду було 4: 1) контроль – розчин Кнопа; 2) розчин Кнопа + Fe²⁺ 0,9 мМ; 3) розчин Кнопа + Cr³⁺ 0,6 мМ; 4) розчин Кнопа + Fe²⁺ 0,9 мМ + Cr³⁺ 0,6 мМ. Розрахунок концентрацій важких металів здійснювали за діючим елементом. Кількість поглинутого рослинами аміачного азоту встановлювали за різницею між його вмістом у первинному розчині Кнопа і розчині, де вирощували рослини до моменту відбору зразків. Вміст NH₄⁺ у розчині визначали методом Конвея.

Аналіз отриманих даних вказує на гальмування поглинання аміачного азоту рослинами за дії важких металів, але ступінь їх дії відрізняється у досліджених видів залежно від стійкості до даного типу забруднення (рис.). У варіанті без внесення важких металів у поживне середовище більш суттєве поглинання NH₄⁺ спостерігається у дослідах з рослинами T. patula, порівняно з L. odoratus. Слід зазначити, що в обох дослідних видів більш активне зменшення цієї форми азоту з живильного розчину виявлено на 30-у добу експерименту, порівняно з іншими строками досліду.

А – Lathyrus ododatus; Б – Tagetes patula

І – з 1-ї по 10-у добу; ІІ – з 11-ї по 20-у добу; ІІІ – з 21-ї по 30-у добу

Рисунок – Дія надлишку Fe²⁺ та Cr³⁺ на поглинання аміачного азоту з живильного розчину декоративними квітковими рослинами, % до контролю

За умов дії на рослини Fe²⁺ (0,9 мМ) спостерігається більш повільне поглинання азоту аміаку з середовища вирощування щодо контролю, за винятком T. patula, у якого з 21-ї по 30-у добу різниця між дослідним і контрольним варіантами статистично недостовірна. Найсуттєвіший рівень пригнічення вбирання коренями аміачного азоту на фоні надлишку Fe²⁺ виявлено з 1-ї по 10-у добу, причому у L. odoratus у більшій мірі (рис.). Так, у перший строк вимірювання (з 1-ї по 10-у добу) рослинами L. odoratus поглинається на 21,5 % менше NH₄⁺ ніж у контролі. З 11-ї по 20-у і 21-ї по 30-у добу ці цифри дещо менші і дорівнюють 19,3 і 16,6 % відповідно, а у стійкого за екоморфологічними ознаками виду T. patula цей процес гальмується на 17,6; 14,9 і 6,7 % у зазначені етапи досліду.

Додавання у живильний розчин Cr³⁺ у концентрації 0,6 мМ спричиняє суттєву аутекологічну реакцію вивчаємих декоративних однорічних рослин, що проявляється в істотнішому гальмуванні поглинання NH₄⁺. Надлишок Cr³⁺ спричиняє більш негативний ефект на його поглинання у більш чутливого виду L. odoratus, порівняно з T. patula. З живильного розчину до рослин L. odoratus з 1-ї по 10-у добу перейшло на 39,2 % менше NH₄⁺ стосовно фонових значень, а з 11-ї по 20-у і 21-ї по 30-у добу – на 35,4 і 27,2 % відповідно.

Найсуттєвіший негативний вплив на поглинання азоту аміаку виявлено у варіанті з сумісною дією важких металів, порівняно з впливом будь-якого з металів. Різниця між контролем і дослідом у всі періоди експерименту статистично достовірна на 5%-вому рівні значущості. Як видно з рис., рослинами T. patula за перші 10 діб було поглинуто на 44,1 % менше аміачного азоту ніж у контролі. З 11-ї по 20-у добу інтенсивність цього процесу за сумісної дії металів знижується на 44,6 %, а з 21-ї по 30-у – на 32,2 %. У досліді з L. odoratus ці цифри дорівнюють 49,0; 43,5 і 50,0 % відповідно.

Отже, аналіз отриманих даних з вивчення впливу надлишку Fe²⁺ та Cr³⁺ на поглинання NH₄⁺ із середовища вирощування вказує на інгібування цього процесу. Найбільше він пригнічується за одночасної дії обох забруднювачів. За ступенем негативної дії на вивчаємий показник варіанти досліду можна ранжувати так: Fe²⁺ + Cr³⁺ > Cr³⁺ ≥ Fe²⁺. Слід зазначити, що більш негативний ефект внесення важких металів у живильний розчин проявляється у досліді, де як об’єкти дослідження використовували рослини L. odoratus.

Однією з причин пригнічення поглинання NH₄⁺ з живильного розчину є зменшення розмірів кореневої системи та її абсорбуючої поверхні. Нами встановлено зменшення довжини головного і бічних коренів, кількості останніх, об’єму кореневої системи, загальної, недіяльної і у більшому ступені діяльної поверхонь за дії надлишкових концентрацій Fe²⁺ та Cr³⁺. Суттєвіший ступінь інгібування розвитку кореневої системи квітникових рослин за дії комплексу забруднювачів (Fe²⁺ і Cr³⁺) позитивно корелює із більш істотним рівнем пригнічення поглинання аміачного азоту у L. odoratus.