Применение эколого-геохимического барьера для ингибирования транслокации мышьяка, ртути и других токсикантов

Уйсимбаева Ж.Т, Сарбасова Г.А., Кожамжарова Л., Амангельдиева А., Абсаттарова А., Кенжебекова С., Сейдуалы А.

Для наземно-воздушной среды характерно большой размах температурных колебаний. В большинстве районов суши суточные и годовые амплитуды температур составляют десятки градусов [1]. Резкие перепады дневных и ночных температур и кратковременные ночные заморозки наблюдаются очень часто весной при посадке сельскохозяйственных культур. И именно поэтому в сельскохозяйственном производстве низкие температуры являются основной причиной повреждения, а часто и гибели растений, что требует дополнительных затрат на повторную пересадку и приводит к поздним срокам цветения и созревания плодов. В связи с этим особое внимание уделяется сохранению жизнеспособности наземных растений. Так как температурные условия среды являются одним из наиболее важных факторов, определяющих рост и развитие растений [2-3] . Известно, что каждому виду, сорту растений свойствен определенный температурный режим. Так, наземные листостебельные растения в большинстве своем растут в широком температурном диапазоне, т.е. являются эвритермными. Их жизненный интервал в активном состоянии простирается от 5 до +55 ⁰С, причем их продуктивность сохраняется до 40 ⁰С Растения континентальных областей хорошо развиваются когда температурного ночного периода на 10-15 ⁰С ниже, чем дневного, т.е при разнице температур 5-10 ⁰С, а тропические растения сохраняют высокую урожайность при разнице температур не более 3 ⁰С. На рисунке 1 в качестве примера показаны оптимальные области температур для роста и развития некоторых растений [1].

Рисунок 1 - Области оптимальных температур для роста и развития различных растений

На основе экспериментальных исследований авторы работ [4-5] установили, что действие пониженных положительных температур в период вегетации приводит к нарушению физиологических процессов в растениях огурца, томата, риса, хлопчатника, кукурузы и др. При понижении температур в начале и конце вегетационных периодов приводит к значительному уменьшению урожайности сельскохозяйственных культур, оно может достигать 50%.

Для увеличения холодостойкости растений распространен способ предварительного закаливания проростков низкими положительными температурами. Однако это довольно сложный технологический процесс по сравнению с более дешевым и эффективным способом – предпосевной обработкой семян физиологически активными веществами. Поиск и синтез аналогов фитогормонов и соединений, обладающих антиоксидантной активностью, активно ведется в последние десятилетия. В настоящее время особое внимание уделяется регуляторам роста наряду с удобрениями и средствами защиты растений. Сегодня они занимают одно из приоритетных мест в системе химического обеспечения сельскохозяйственного производства. В связи с возрастающей опасностью последствий их применения для человека и окружающей среды крайне важен поиск нетоксичных высокоэффективных препаратов, прежде всего антистрессового действия.

Во многих работах была показана возможность повышения холодоустойчивости культур с помощью обработки их синтетическими регуляторами роста [5-8]. Особого внимания заслуживают те синтетические регуляторы роста, которые высокоэффективны в очень малых дозах, при которых сохраняется высокая всхожесть, увеличивается продуктивность и улучшается качество плодов [9]. Нами с целью изучения влияния ростостимулирующих препаратов Алт-6, Алт-7 и Алт-S на устойчивость кукурузы и горчицы к температурным колебаниям проведены исследования при температурах 10, 15, 20 и 25 ⁰С. Для этого семена растений проращивали при этих температурах, обрабатывая их растворами препаратов Алт-6, Алт-7 и Алт-S различной концентрации в пределах от 0,00001 до 0,01 мг/л. В контрольном опыте для обработки семян использована водопроводная вода. Полученные экспериментальные данные представлены в таблице 1 и на рисунках 2.

Приведенных в таблице 1, наиболее эффективной концентрацией оказывающей влияние на прорастание семян является 0,001 %, что согласуется с данными, полученными при обработке других овощных, зерновых культур.

Как было установлено экспериментальными данными, всхожесть семян кукурузы, обработанные 0,001% раствором препаратов Алт-6, Алт-7 и Алт-S , соответственно, при Т=25 ⁰С возрастает на 4,6; 5,6; 5,7 % по сравнению с водным контролем. В опытах с горчицей при обработке 0,001 % раствором препаратов Алт-6, Алт-7 и Алт-S всхожесть семян при Т=15 ⁰С повышается, соответственно, 6,4; 6,6%; 7,1 %, а при Т=25 ⁰С - 4,5; 5,3; 5,5 % по сравнению с контрольным опытом. Обнаружено достоверное увеличение всхожести семян как кукурузы, так и горчицы при их обработке биологически активными препаратами с повышением температуры. При температурах ≤ 10 ⁰С семена растений прорастали намного медленнее, чем при более высоких значениях температуры. Разница во всхожести между вариантами температур 10 ⁰С и 25 ⁰С составила не менее 15%. Как видно из рисунка 2 эффективность влияния препаратов на прорастание семян кукурузы и горчицы наиболее ярко проявлялась при пониженных температурах.

Таблица 1 – Влияние препаратов Алт-6, Алт-7 и Алт-S на прорастание семян кукурузы и горчицы при Т= 25 ⁰С и горчицы при Т= 25 ⁰С (числитель) и Т= 15 ⁰С (знаменатель), %

Объект	Препарат, мг/л	Срок проращивания, сутки
		3	6	9	12
Кукуруза	Н2О (контроль)	55,2±1,6	74,1±1,7	86,0±1,6	88,1±1,4
	Алт-6: 0,0001 0,001 0,01	58,1±1,3 57,1±1,5 57,0±1,7	75,9±1,8 75,0±1,4 74,4±1,9	89,7±1,8 86,2±1,3 87,0±1,5	91,4±1,7 92,7±1,5 89,4±1,3
	Алт-7: 0,0001 0,001 0,01	59,1±1,7 57,7±1,5 57,0±1,7	76,7±1,6 76,0±1,2 75,2±1,7	90,1±1,6 87,2±1,8 87,0±1,4	92,2±2,1 93,7±1,5 90,9±1,4
	Алт-S: 0,0001 0,001 0,01	58,9±1,5 57,3±1,5 57,8±1,6	77,4±1,6 76,3±1,4 74,8±1,9	89,9±1,2 87,7±1,8 86,9±1,5	92,4±1,9 93,8±2,5 91,4±1,3
Горчица	Н2О (контроль)	60,5±1,5 55,5±2,0	81,1±1,4 78,3±1,7	88,0±1,6 82,0±1,5	89,7±1,4 84,2±1,0
	Алт-6: 0,001	69,1±1,3 65,6±0,9	86,7±1,6 82,0±1,2	91,2±1,5 88,3±1,3	94,2±1,9 90,6±1,5
	Алт-7: 0,001	69,5±1,3 64,9±1,7	86,9±1,5 82,9±1,3	92,0±1,8 89,0±1,1	95,0±1,1 90,8±1,4
	Алт-S: 0,001	69,9±1,5 65,5±1,0	87,7±1,4 83,0±1,6	92,1±1,6 9,0±1,4	95,2±1,3 91,3±1,8

Рисунок 2 – Влияние препаратов Алт-6, Алт-7 и Алт-S (0,001%) на прорастание семян кукурузы при различных температурах при сроке выращивания 12 суток.

Измерение ростовых показателей проростков кукурузы и горчицы подтвердило эффективность обработки их семян препаратами Алт-6, Алт-7 и Алт-S как при оптимальной, так и при пониженных температурах. Рост осевых органов – корня и побега данных растений ускорялся по сравнению с контролем при применении для обработки семян ростостимулирующих препаратов. Ускорение роста наблюдалось как при пониженных, так и при повышенных значениях температуры, что свидетельствует о потенциальной способности производных пиперидина увеличивать устойчивость молодых растений к пониженным температурам.

Список литературы

1. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. – 439 с.

2. Торшин С.П., Удельнова Т.М., Ягодин Б.А., Микроэлементы, экология и здоровье человека // Успехи современной биологии. Т. 109. Вып. 2. 1990. – С. 279-292.

3. Химическое загрязнение почв и их охрана: словарь-справочник. – М.: Агропромиздат, 1991. – 303 с.

4. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). – М.: Наука, 1990. – 261 с.

5. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами. – Ростов-на- Дону: Изд-во СКНЦВШ, 2000. – 232 с.

6. Колесников С.И., Евреинова А.В., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Изменение эколого-биологических свойств чернозема обыкновенного при загрязнении тяжелыми металлами второго класса опасности. // Почвоведение, 2009, № 8. – С. 1007-1013.

7. Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. – М.: Изд. Дом «ОНИКС 21 век», Мир, 2004. – 216 с.

8. Галиулин Р.В., Галиулина Р.А. Ферментативная индикация загрязнения почв тяжелыми металлами // Агрохимия, 2006, № 11. – С. 84-95.

9. Минеев В.Г., Лебедева Л.А., Арзамазова А.В. Последствие различных систем удобрения на ферментативную активность дерново-подзолистой почвы при загрязнении тяжелыми металлами /Э/ Агрохимия, 2008. № 10. – С. 48-54.