Особенности накопления основных рудных (Zn, Cu, Pb) и сопутствующих (Cd, Fe, Mn) химических элементов в растениях Medicago falcata в условиях техногенной нагрузки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследовали содержание, особенности накопления и распределения рудных (Pb, Zn, Cu) и сопутствующих (Cd, Fe, Mn) химических элементов в биомассе люцерны серповидной, растущей на хвостохранилищах Алтайского ГОКа и в его окрестностях. Микроэлементы в растительных пробах, а также в образцах грунта и в верхних горизонтах почв определяли методом атомной абсорбции на спектрометре Квант-2мт. Установлено, что верхние слои субстратов старого и нового отвалов отличались повышенным относительно ОДК и фона содержанием Zn, Cu, Pb, Сd. Большинство образцов люцерны отличались повышенным содержанием Zn (50–135 мг/кг сухой массы). Содержание Cu (6.5–25.9 мг/кг) и Cd (0.061–0.989 мг/кг) было больше фонового, но редко превышало зарубежные нормативы для кормовых трав. В люцерне старого хвостохранилища АГОКа содержание Pb (11.3–18.5) превышало его содержание в люцерне, растущей на новом отвале (1.5–7.1 мг/кг), хотя содержание Pb в субстратах различалось несущественно. Содержание Fe в люцерне изменялось, как правило, от 69 до 234 мг/кг, но на нерекультивированном отвале достигало 461 мг/кг, что считается избыточным. Марганец по содержанию в люцерне отвалов АГОКа и окрестностей (<39 мг/кг) был признан дефицитным микроэлементом. Наиболее высокие содержания Zn, Cd, Cu, Pb в корнях люцерны и в верхнем слое субстрата были определены в пункте на поверхности нового отвала вблизи стихийной свалки, как пример сопряженного воздействия 2-х факторов загрязнения окружающей среды. Высокие концентрации Zn и Cd в люцерне, растущей на почвоподобном субстрате нового рекультивированного отвала, можно объяснить дополнительным поступлением токсикантов с поверхности листовой пластинки из пыли, оседающей на ней, а также поглощением металлов корнями из материала самого отвала, погребенного под почвоподобным грунтом. Интенсивное поглощение люцерной Fe и Pb на старом отвале обусловлено кислой реакцией среды субстрата, увеличивавшей мобильность металлов и их доступность для растений.

Об авторах

С. В. Бабошкина

Институт водных и экологических проблем СО РАН

Email: svetlana@iwep.ru
656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1

А. В. Пузанов

Институт водных и экологических проблем СО РАН

656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1

С. Н. Балыкин

Институт водных и экологических проблем СО РАН

656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1

А. В. Салтыков

Институт водных и экологических проблем СО РАН

656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1

Т. А. Рождественская

Институт водных и экологических проблем СО РАН

656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1

И. А. Трошкова

Институт водных и экологических проблем СО РАН

656038 Барнаул, ул. Молодежная, 1

Список литературы

  1. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. 4th ed. London, N.Y.: CRC Press Tailor and Francis Group-Boca Raton, 2011. 534 p.
  2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 140 с.
  3. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Изд. центр “Академия”, 2003. 400 с.
  4. Rucińska-Sobkowiak R. Water relations in plants subjected to heavy metal stresses // Acta Physiol. Plant. 2016. V. 38:257. P. 1–13.
  5. Макарова Е.А., Солдатов С.А. Действие тяжелых металлов на рост и развитие растений люцерны (Mеdiсаgо vаriа t. Martyn) // Изв. Пенз. Гос. пед. ун-та. 2012. № 29. С. 62–68.
  6. Wu P., Chen B., Li R., Li R. Prediction of heavy metal ion distribution and Pb and Zn ion concentrations in the tailing pond area // PLOS ONE. 2024. № 19. P. 1–18.
  7. Пузанов А.В., Бабошкина С.В., Горбачев И.В. Особенности миграции тяжелых металлов в природно-техногенных аномалиях Северо-Западного Алтая // Геохимия. 2012. № 4. С. 393–402.
  8. Атласова Л.Г. Оценка энергетического потенциала местных сортов, перспективных селекционных линий, регенерантов и дикоросов люцерны в условиях долины Средней Лены // Вестн. Мичуринск. ГАУ. 2022. № 4(71). С. 26–29.
  9. Mitov D., Petrovic S., Ranđelovic A., Mrmosanin J., Pavlovic A., Tosic S. Uptake of heavy metals by alfalfa (Medicago sativa L.): pot experiment // 1st Inter. Symp. on biotechnol. Proceedings. 2023. Р. 533–538.
  10. Петрук В.А. Урожайность многолетних трав и травосмесей при разных сроках посева в Западной Сибири // Вестн. НГАУ. 2020. № 1(54). С. 24–32.
  11. Иванова Е.П., Емельянов А.Н. Агроэкологическое испытание различных сортов люцерны в условиях юга Приморского края // Вестн. Алтай. ГАУ. 2024. № 3(233). С. 9–17.
  12. Карнаухова Н.А., Сыева С.Я. Кормовая характеристика и состояние ценопопуляций Medicago falcata L. в Сибири // Тимирязев. биол. журн. 2023. № 2. С. 6–18.
  13. Pusz A., Wiśniewska M., Kamiński A. Influence of carbons on metal stabilization and the reduction in soil phytotoxicity with the assessment of health risks // Resources. 2024. V. 13(5):66. Р. 1–20.
  14. Кашин В.К. Содержание микроэлементов в люцерне в Западном Забайкалье // Агрохимия. 2018. № 8. С. 46–51.
  15. Lv L., Yan X., Guo H., et al. Remediation of Cu–Pb contaminated soil using alfalfa (Medicago sativa) // Jinshu Kuangshan (Metal Mine). 2020. V. 49. P. 209–214.
  16. Wang Q., Huang S., Jiang R., Zhuang Z., Liu Z., Wang Q., Wan Y., Li H. Phytoremediation strategies for heavy metal-contaminated soil by selecting native plants near mining areas in Inner Mongolia // Environ. Sci. Pollut. Res. 2023. № 30(41). P. 1–14.
  17. He H., Wang X., Wu M., Guo L., Fan Ch. Peng Q. Cadmium and lead affect the status of mineral nutrients in alfalfa grown on a calcareous soil // Soil Sci. Plant Nutr. 2020. № 66(3). Р. 1–9.
  18. Mathur J., Panwar R. Synergistic effect of pyrene and heavy metals (Zn, Pb, and Cd) on phytoremediation potential of Medicago sativa L. (alfalfa) in multi-contaminated soil // Environ. Sci. Pollut. Res. 2024. № 31(10). P. 21012–21027.
  19. Abusriwil L., Bayoumi H., Elfoughi A. Seed germination, growth and metal uptake of Medicago sativa L. grown in heavy metal contaminated clay loam brown forest soi // J. Landscape Ecol. 2011. V. 9. P. 111–125.
  20. Камбарова Ж.Д., Панин М.С. Накопление тяжелых металлов в проростках Petroselinum crispum Mill. и Medicago coerulea Less. при загрязнении темно-каштановых почв пылью свинцово-цинкового производства // Мир науки, культ., образ-я. 2011. № 2(27). С. 296–303.
  21. Chen H., Song L., Zhang H., Wang J., Wang Y., Zhang H. Cu and Zn Stress affect the photosynthetic and antioxidative systems of alfalfa (Medicago sativa) // J. Plant Interact. 2022. № 17. P. 695–704.
  22. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.
  23. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2511-09 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М., 2009. 11 с.
  24. Ковальский В.В. Геохимическая среда, микроэлементы, реакции организмов // Тр. Биогеохим. лабор. 1991. Т. 22. С. 5–24.
  25. Фещенко В.П. Содержание тяжелых металлов в кормовых культурах Новосибирской области // Вестн. Алтай. ГАУ. 2014. № 10(120). С. 33–36.
  26. Голов В.И., Самохвалова О.С., Ананьева Э.В. Условия накопления микроэлементов и тяжелых металлов основными кормовыми культурами на почвах Амурской области // Вестн. КрасГАУ. 2007. № 2. С. 59–62.
  27. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах / Под ред. Н.Г. Зырина. М.: Изд-во МГУ, 1985. 300 с.
  28. Chitsaz M., Hamidian A.H., Motesharezadeh B. Determination of heavy metal concentration (Cu, Pb, and Zn) in Medicago sativa and soil samples adjacent to the Darreh Zereshk copper mine, Yazd province // 5th Inter. Congr. Develop. Agricult., Natur. Resources, Environ. Tourism of Iran. Tabriz, Iran, 2021. P. 1–17.
  29. Гайдукова Н.Г., Шабанова И.В., Сидорова И.И. Биогеохимическая оценка обеспеченности чернозема выщелоченного эссенциальными микроэлементами // Тр. Кубан. ГАУ. 2017. № 69. С. 129–135.
  30. Beganovic S., Prcanovic H., Duraković M., Adrović A. Application of bioremediation technologies in the remediation of agricultural land in the area of Zenica // Inter. J. Advan. Res. 2024. № 12. Р. 1079–1085.
  31. Коршунова Т.Ю., Искужина М.Г., Кузина Е.В., Мухаматдьярова С.Р., Рамеев Т.В. Oценка влияния различных загрязнителей на рост и развитие растений-ремедиантов // Экобиотех. 2023. Т. 6. № 3. С. 156 –165.
  32. Belasri L., Benichou S., Hmimid F. Transfer of metals from the soil to Medicago sativa irrigated with municipal landfill leachate // J. Ecol. Engin. 2024. № 25(8). P. 336–346.
  33. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справ-к. В 6 кн. / Под ред. Э.К. Буренкова. Кн. 4: Главные d-элементы. М.: Недра, 1996. 415 с.
  34. Ghelich S., Zarinkamar F., Soltani B.M., Niknam V. Effect of lead treatment on medicarpin accumulation and on the gene expression of key enzymes involved in medicarpin biosynthesis in Medicago sativa L. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2014. № 21. Р. 14091–14098.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025