Закономерности аккумуляции тяжёлых металлов растениями земляники садовой (Fragaria×Ananassa Duch.) из дерново-подзолистой почвы при использовании адсорбентов на основе минеральных и полимерных субстратов

В вегетационном опыте изучены закономерности влияния адсорбентов на основе минеральных и полимерных субстратов Бентонит, Арполит, Супродит, Агронит на аккумуляцию тяжёлых металлов (ТМ) растениями земляники садовой сорта Троицкая при искусственном загрязнении дерново-подзолистой почвы на уровне ОДК (ориентировочно допустимой концентрации) валового содержания ТМ: Cd 2 мг/кг, Cr 100 мг/кг (ОДК отсутствует), Pb 130 мг/кг, Zn 220 мг/кг. Установлено, что применение адсорбентов на основе минеральных и полимерных субстратов способствует снижению содержания в почве подвижных форм Cr, Cd, Pb. В наибольшей степени содержание ТМ снижается при внесении в почву адсорбентов Супрадит М (на 78,5 % для Cd и 40,1 % для Pb, по сравнению с фоном) и Агронит (на 79,0 % для Cd и на 48,9 % для Pb, по сравнению с фоном). Для подвижного Cr тенденция снижения содержания в почве была статистически недостоверной. Содержание подвижного Zn в вариантах с внесением всех адсорбентов, наоборот, возрастало по сравнению с загрязнённым фоном, в наибольшей степени при внесении адсорбента Супрадит М – на 26,1%, по сравнению с фоном. Применение адсорбентов приводило к снижению содержания в корнях растений земляники садовой Cd и Pb. В наибольшей степени снижение их содержания в корнях было при внесении адсорбентов Супрадит М (на 65,2 % для кадмия и 76,8 % для свинца, по сравнению с фоном) и Агронит (на 65,7 % для кадмия и на 78,2 % для свинца, по сравнению с фоном). Содержание Zn в корнях в вариантах с внесением адсорбентов, за исключением Бентонита, возрастало по сравнению с загрязнённым фоном, в наибольшей степени при внесении адсорбента Супрадит М – на 45,2 %. Содержание в корнях Cr при применении всех адсорбентов, кроме Агронита, также имело тенденцию к возрастанию, в наибольшей степени при внесении Арполита – на 105,9 %, по сравнению с фоном. При внесении в почву адсорбентов Супрадит М и Агронит содержание в листьях Cd снижалось: при внесении адсорбента Супрадит М на 52,9 %, Агронит – на 41,2 %, по сравнению с фоном. Содержание Zn, Cr, Pb в листьях в вариантах с внесением адсорбентов возрастало по сравнению с загрязнённым фоном, в наибольшей степени при внесении адсорбента Арполит: на 63,7% – для Zn, на 71,2 % – для Cr, на 46,3% – для Pb. При применении данного адсорбента содержание в листьях Cd также возрастало – на 105,9 % выше загрязнённого фона. Содержание Cd, Cr, Pb, Zn в плодах растений земляники садовой при применении адсорбентов менее, чем в корнях и листьях, зависело от содержания соответствующих тяжёлых металлов в почве и не было статистически значимым. При внесении в почву адсорбентов Супрадит М и Агронит содержание в плодах Cd имело тенденцию к снижению: при применении адсорбента Супрадит М – на 30,0 %, Агронит – на 40,0 %, по сравнению с фоном. При внесении в почву адсорбента Арполит содержание Cd в плодах имело тенденцию к возрастанию на 30,0 %, Pb – на 111,8 % от фона. Содержание Cr в плодах в вариантах с внесением адсорбентов возрастало по сравнению с загрязнённым фоном, в наибольшей степени при внесении адсорбента Бентонит – на 180,0 %. Для содержания в плодах Zn выраженной закономерной тенденции действия адсорбентов не отмечалось. Наиболее тесной взаимосвязь содержания ТМ в органах растений земляники садовой с содержанием подвижных форм тяжёлых металлов в почве наблюдалась для корней и листьев. Для Cr подобная зависимость отсутствовала. При изучаемых уровнях содержания подвижных ТМ в почве важную роль в аккумуляции тяжёлых металлов выполняют барьерные свойства растений земляники садовой. Коэффициенты транслокации тяжёлых металлов были выше в вариантах опыта, в которых при внесении адсорбентов отмечено снижение содержания в почве подвижных форм ТМ. Для Cd в варианте с применением адсорбентов Супрадит М и Агронит коэффициенты транслокации ТМ были выше фонового значения на 98,0 и 72,5 %, соответственно. Для Pb величины коэффициентов транслокации возрастали при применении указанных адсорбентов, по сравнению с фоном, на 300% и 350%, соответственно. При повышенном содержании подвижных форм ТМ в почве в вариантах с внесением адсорбентов Супрадит М и Агронит коэффициенты транслокации для Zn, по сравнению с фоном, были ниже на 33,3 % и на 33,3 %, соответственно.

тяжёлые металлы, адсорбенты, земляника садовая, дерновоподзолистая почва

1. Волкова Е. С. Технологические приёмы, обеспечивающие устойчивость агроценозов к тяжёлым металлам. Методические рекомендации: Органические системы удобрения на загрязненных почвах, 2008, 49 с.

2. Emamverdian A., Ding Y., Mokhberdoran F., Xie Y. Heavy metal stress and some mechanisms of Plant Defense Response, Th e Sci. World J. 2015: p. 18.

3. Галиуллин Р. В., Галиуллина P. A. Фитоэкстракция тяжёлых металлов из загрязнённых почв, Агрохимия. 2003;3:77- 85.

4. Chauhan P., Mathur J. Phytoremediation efficiency of Helianthus annuus L. for reclamation of heavy metals-contaminated industrial soil/ Environmental Science and Pollution Research: 2020;27:29954-29966. https://doi.org/10.1007/s11356-020-09233-x.

5. Dal Corso G., Fasani E., Manara A., Visioli G., Furini A. Heavy Metal Pollutions: State of the Art and Innovation in Phytoremediation, Int. J. Mol. Sci. 2019;20(14):3412. doi: 10.3390/ijms20143412.

6. Lone M. I., Zhen-li He, Stoffella P. J., Xiao-e Yang Phytoremediation of heavy metal polluted soils and water: Progresses and perspectives, J. Zhejiang Univ. Sci. B. 2008;9(3):210- 220. doi: 10.1631/jzus.B0710633.

7. Бобкова В. В., Коновалов С. Н. К вопросу об эффективности методов прецизионной агроэкологии, Плодоводство и ягодоводство России, 2014;40(1):49-53.

8. Коновалов С. Н., Бобкова В. В. Влияние органических и минеральных удобрений на усвоение тяжёлых металлов из дерново-подзолистой почвы растениями яблони колонновидной: Отходы, причины их образования и перспективы использования: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч. экол. конф. Краснодар: КубГАУ, 2019: с. 250-253.

9. Mathew B. B., Jaishankar M., Biju V. G., Beeregowda K. N. Role of Bioadsorbents in Reducing Toxic Metals, Journal of Toxicology. 2016;12:1-13. https://doi.org/10.1155/2016/4369604/.

10. Plyatsuk L. D., Chernysh Y. Y., Ablieieva I. Y., Yakhnenko O. M., Bataltsev E. V., Balintova M., Hurets L. L. Remediation of Soil Contaminated with Heavy Metals, Journal of Engineering Sciences. 2019;6(1):H1-H8. DOI: 10.21272/jes.2019.6(1).h1

11. Stanisławska-Glubiak E., Korzeniowska J., Kocoń A. Eff ect of the Reclamation of Heavy Metal Contaminated Soil on Growth of Energy Willow, Pol. J. Environ. Stud. 2012;21(1):187-192.

12. Wuana R. A., Okieimen F. E., Imborvungu J. A. Removal of heavy metals from a contaminated soil using organic chelating acids, Int. J. Environ. Sci. Tech. 2010;7(3):485-496.

13. Небольсин А. Н., Небольсина З. П., Алексеев Ю. В., Яковлева Л. В. известкование почв, загрязнённых тяжёлыми металлами, Агрохимия. 2004;3:48-54.

14. Белоголова Г. А., Соколова М. Г., Пройдакова О. А. Влияние почвенных бактерий на поведение химических элементов в системе почва-растение, Агрохимия, 2011;9:28-76.

15. Гарипова С. Р. Перспективы использования эндофитных бактерий в биоремедиации почв агроэкосистем от пестицидов и других ксенобиотиков, Успехи современной биологии. 2014;1(34):35-47.

16. Васильева В. В., Попова О. В., Сидоренко Д. О., Ботвинко И. В. Биопрепарат для восстановления городских почв, загрязненных углеводородами и тяжёлыми металлами: бактерии или дрожжи?, Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2014;7:24-28.

17. Mohammad Kashif Uddin. A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade, Chemical Engineering Journal. 2017;308:438- 462. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.09.029.

18. Pusz A. Infl uence of brown coal on limit of phytotoxicity of soils contaminated with heavy metals, J. of Hazardous Materials. 2007;149(3):590-597. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.06.115

19. Ветрова О. А., Мертвищева М. Е. Влияние цеолита на содержание тяжёлых металлов в почве при выращивании земляники в условиях техногенного загрязнения. Комплексное применение средств химизации в адаптивно-ландшафтном земледелии, М.: ВНИИА, 2010: с. 35-38.

20. Ponizovskii A. A., Tsadilas K. D., Dimoyanis D. D. The use of zeolite for the detoxification of lead-contaminated soils, Eurasian Soil Science. 2003;36(4):439-443.

21. Qiulong Hu, Wei-ai Zeng, Fan Li, Yanning Huang, Songsong Gu, Hailin Cai, Min Zeng, Qiang Li, Lin Tan. Eff ect of Nano Zeolite on the Transformation of Cadmium Speciation and Its Uptake by Tobacco in Cadmium-contaminated Soil, Open Chem. 2018;16:667-673.

22. Коновалов С. Н. Применение влагоудерживающих полимерных гидрогелей в качестве микроудобрения пролонгированного действия и детоксиканта ТМ на яблоне. Плодоводство и ягодоводство России, 2002;9:343-354.

23. Aabid H. Shalla, Zahid Yaseen, Mushtaq A. Bhat, Tauseef A. Rangreez, Masrat Maswal Recent review for removal of metal ions by hydrogels, Separation Science and Technology, Water Science & Technology. 2018;73(5): wst2015567. DOI: 10.1080/01496395.2018.1503307

24. Журбицкий З. И. Теория и практика вегетационного метода. М.: Наука, 1968, 266 с.

25. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. Под ред. Е. Н. Седова и Т. П. Огольцовой. Орёл, ВНИИСПК, 1999, 608 с.