Особенности накопления и распределения никеля в некоторых сельскохозяйственных культурах

• Автор: Андреева, Ирина Викторовна
• Шифр специальности: 06.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общие сведения об элементе

1.2. Необходимость в никеле высших и низших растений

1.3. Содержание никеля в растениях

1.4. Токсичность никеля для растений

1.5. Особенности накопления и распределения никеля в некоторых

растениях

1.6. Взаимодействие никеля с другими макро- и микроэлементами

1.7. Некорневое поступление никеля в растения
1.8. Потребность в никеле животных и человека и патологии, возни-
кающие при его избытке
II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
2.1. Накопление никеля некоторыми сельскохозяйственными культу-
рами при разных уровнях его содержания в почве
2.2. Особенности накопления и распределения никеля в разных сор-
тах овса
2.3. Влияние известкования на накопление и распределение никеля в
растениях овса в динамике
2.4. Накопление и распределение никеля в растениях фасоли в
динамике
2.4.1. Эксперимент в почвенной культуре
2.4.2. Эксперимент в водной культуре
2.5. Накопление и распределение никеля в растениях овса и ячменя
после некорневой обработки
2.6. Субклеточная локализация никеля в различных органах растений
фасоли и овса
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
Никель (Ni) - элемент VIII группы периодической системы, которому, наряду с другими металлами, обладающими высокой биологической активностью, уделяется большое внимание исследователей. Никель является довольно распространенным элементом как в земной коре, так и в различных компонентах биосферы. Его содержание в растениях в обычных условиях редко превышает 10 мг/кг, однако в некоторых растениях - эндемиках, произрастающих на богатых Ni серпентинитовых почвах, оно может достигать 5000 и более мг/кг без проявления признаков токсикоза [100,137]. Фундаментальные работы о функциях никеля в растительном метаболизме, различных аспектах его поступления и накопления в растениях были опубликованы в разное время Dixon, 1975; Hutchinson, 1981; Welch, 1981; Eskew, 1984; Brown, 1987; Gerendas, 1999. Одни исследователи рассматривают никель Как микроэлемент, другие - как опасный токсикант. В пользу первого представления свидетельствуют доказанная необходимость в никеле низших растений и животных, а также многочисленные сообщения о стимулировании данным элементом в диапазоне низких концентраций многих физиологических процессов и у высших растений. Однако вопрос о необходимости для растений никеля до настоящего времени считается нерешенным, поскольку потребность в нем растений для полного прохождения жизненного цикла чрезвычайно мала и экспериментально установлена лишь для ограниченного числа видов. С другой стороны, Ni -типичный функциональный элемент, так как входит в состав растительного фермента уреазы, катализирующего расщепление мочевины до аммиака, предотвращая ее накопление в токсичных концентрациях, а попытки заменить никель в уреазе другими элементами не увенчались успехом. На основании этого большинство исследователей с некоторыми поправками к закону Арнона признают за никелем статус необходимого элемента для высших растений. В то же время в условиях сложной экологической

ситуации, как справедливо отмечают многие исследователи, гораздо более актуальной является проблема избыточного поступления N1 во все звенья экосистемы. По некоторым оценкам, в результате деятельности человека около 470 тыс. т этого элемента ежегодно поступает в окружающую среду во всем мире, причем антропогенные эмиссии никеля в 3,5 раза превышают естественные [194,202]. Кроме рассеивания промышленных выбросов через атмосферу, загрязнение никелем пахотных почв и сельскохозяйственных культур происходит вследствие применения осадков сточных вод и различных отходов (шлаков, шламов). В результате происходит активное поступление и увеличение накопления данного элемента растениями по сравнению с его уровнем в условиях экологически оптимальной среды. Например, отмечено концентрирование данного элемента в семенах бобовых и некоторых других культур (Са1а1бо, 1978, 1988; Ногак, 1985; Ягодин, 1994), что сопряжено с опасностью его попадания в компоненты экосистем и перемещения по пищевым цепям. Особенно велика вероятность высокой аккумуляции N1 в культурах при использовании в сельскохозяйственном обороте почв с низким уровнем плодородия и повышенной кислотностью. При этом величина накопления никеля растениями колеблется в широких пределах и в значительной степени определяется видом растения. Так, в индустриальных районах Европы накопление никеля луговыми травами, салатом и некоторыми пропашными культурами (кукуруза, свекла) оказалось в среднем в 10 раз выше, чем в незагрязненных районах, хотя в зерне ячменя и клубнях картофеля различия в накоплении элемента были незначительными [241]. Таким образом, знание особенностей накопления и распределения никеля в сельскохозяйственных культурах позволит грамотно проводить сертификацию продукции и своевременно принимать меры для предотвращения попадания данного элемента в продукты питания и корма. Особый интерес в этой связи представляет регион Москвы и Московской

растения, что оказывает непосредственное влияние на его транспорт из корней в надземную часть. Дальнейшее перераспределение никеля по органам,
Таблица
Концентрация № (мг/кг сухой массы) в различных частях растений (овес) на стадии цветения, вызывающая умеренное и сильное повреждение [цит. по 24]
Часть растения Повреждение
Умеренное Сильное
Старые листовые пластинки 57
Полностью развернувшиеся
листовые пластинки 54
Молодые листовые пластинки 87
Старые листовые влагалища 21
Молодые листовые влагалища 28
Полностью развернувшиеся
листовые влагалища 16
Нижняя часть стеблей 18
Средняя часть стеблей 22
Верхняя часть стеблей 74
Цветы 89
Цветоножки 32
по мнению авторов, имеет второстепенное значение. Так, большая часть никеля, связанного с низкомолекулярными кислотами, была обнаружена в корнях фасоли (46,5%), чем кукурузы (28,4%), что соответствовало характеру его распределения в этих культурах: в фасоли никель легко передвигался из корней к надземным органам, тогда как в кукурузе абсолютное большинство элемента оставалось в корнях.
По способности накапливать никель Тихомиров и др. (1987) разделили некоторые сельскохозяйственные культуры на две группы. В первую группу с относительно низким накоплением никеля в урожае вошли зерновые культуры - пшеница, ячмень, рожь, во вторую (с высоким накоплением) - бобовые и овес. Последних авторы относят к практически безбарьерным по от-