Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ БИОФИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ НА РАЗНЫХ ТИПАХ ПОЧВ АРХАНГЕЛЬСКА

Корельская Т.А., Попова Л.Ф., Наквасина Е.Н.

Город представляет собой сложную многокомпонентную и многофункциональную систему, элементы которой распределены в пространстве незакономерно. На территории г. Архангельска выделено несколько типов почв (культуроземы, урбаноземы, реплантоземы), каждый из которых отличается уровнем содержания биофильных элементов, их распределением в почве и типом миграции. В связи с этим содержание элементов питания отличается и в растениях, произрастающих на разных типах почв, отличается также и распределение этих элементов по органам различных растений.

Нами установлено, что содержание калия (в пересчете на К2О, мг/кг) выше во всех видах изученных растений, произрастающих на городских почвах, по сравнению с растениями на природных почвах. В большинстве случаев максимальное количество калия накапливает травянистая растительность, в первую очередь, произрастающая на урбаноземах (3,8 г/кг). Такая же зависимость наблюдается и для ивы - больше калия в ней накапливается при произрастании на урбаноземах (2,9 г/кг). В то же время, береза и тополь накапливают значительные количества калия при произрастании на молодых почвах - реплантоземах (1,6 - 2,7 г/кг). Больше всего К2О аккумулирует тополь: содержание калия в его тканях на данном типе почв превышает содержание этого элемента в других растениях, в том числе и травянистых. Распределение биофильных элементов по органам растений также связано с типом почв. Анализ травянистой растительности показал, что на всех типах почв большее накопление калия происходит в её надземной части. Максимальное процентное соотношение содержания К2О в системе надземная часть : корни отмечено для травянистой растительности естественной дерновой почвы (88 : 12), минимальное - для растительности культурозема (61 : 39) и урбанозема (65 : 35). В образцах растений (береза, ива), собранных в пригороде г. Архангельска, наблюдается следующая последовательность распределения калия по органам растений: максимальное количество К2О накапливается в листьях всех исследованных растений (42 - 48 % от его общего содержания в растении), минимальное - в коре (11 - 12%). Распределение К2О в органах растений, произрастающих на городских почвах, иное. В коре ивы и березы на урбаноземах и культуроземах наблюдается увеличение содержания К2О в коре и уменьшение в корнях, по сравнению с содержанием этого элемента в аналогичных контрольных образцах. У растений на реплантоземах г. Архангельска динамика распределения К2О по отдельным органам растений (в процентах от суммы его общего содержания) выражена менее четко, чем у растений других типов почв. У тополя и березы данного типа почв прослеживается последовательность распределения калия по их органам, сходная с таковой у растений естественных почв. Для березы и ивы повышенное содержание калия отмечено в надземной части, по сравнению с корнями, не зависимо от типа почв, но все же заметно некоторое увеличение его содержания на урбаноземах, по сравнению с другими почвами, в сторону корней. Содержание К2О в надземной части тополя максимально у образцов растений, собранных на культуроземах, меньшие количества калия в его органах накапливаются на урбаноземах и реплантоземах.

Содержание фосфора (в пересчете на Р2О5, мг/кг) ниже во всех изученных видах растений, произрастающих на городских почвах (3,8 - 9,5 г/кг) по сравнению с растениями естественных местообитаний (10,4 - 16,2 мг/кг). На разных типах почв минимальное количество соединений фосфора накапливает травянистая растительность. В траве, произрастающей на естественной дерновой почве, отмечено наибольшее значение Р2О5, наименьшее - на реплантоземах. Минимальные количества фосфора накапливают береза и ива, произрастающие на урбаноземах, а тополь - на культуроземах. Все исследованные виды растений накапливают большие количества фосфора на реплантоземах, по сравнению с другими типами городских почв. Накопление фосфора в основном происходит в корнях растений (28 - 79 % от его общего содержания в растении), особенно высоко его содержание в корнях трав и древесно-кустарниковых пород городских территорий - в 1,6 - 2,6 раз больше, чем в корнях растений на естественных почвах. Максимальное количество фосфора накапливает корневая система растений, произрастающих на урбаноземах и реплантоземах, - и более половины всего его содержания в растении. На культуроземах наблюдается снижение доли фосфора в корнях и перераспределение его в надземную часть, по крайней мере у трав и тополя. Распределение фосфора по органам растений довольно неоднозначно у различных пород и на разных типах почв. Ряд накопления соединений фосфора для большинства растений часто выглядит следующим образом: корни > листья > ветви > кора. Наблюдается тенденция перераспределения фосфора в листья растений в ряду культуроземы > урбаноземы > реплантоземы, что особенно наглядно просматривается для тополя.

Содержание нитратов в травянистой растительности и иве, произрастающих на городских почвах (0,16 - 0,24 г/кг и 0,14 - 0,15 г/кг, соответственно), выше, по сравнению с естественной растительностью (0,11 - 0,13 г/кг). Береза и тополь, наоборот, накапливают большее количество NO3- на естественной почве (береза -0,21 г/кг) и культуроземе (тополь - 0,17 г/кг), тогда как на реплантоземах - наименьшее (0,09 - 0,11 г/кг). Древесно-кустарниковые растения (береза, ива, тополь), как в естественных местообитаниях, так и в городских условиях, накапливают нитраты преимущественно в надземной части, с частым максимумом в фотосинтезирующих органах (23 - 38 % от общего содержания в растении). У травянистой растительности соотношение накопления нитратов между корнями и надземной частью составляет 1 : 1. Некоторое перераспределение соотношения наблюдается в городских условиях, особенно на культуроземах. Распределение нитратов по органам у растений, произрастающих на городских и естественной дерновой почве, сходно и увеличивается от корней к листьям. В условиях города у березы заметно снижено накопление NO3- в корнях. У ивы роль корневой системы в накоплении NO3- снижена на урбаноземах, но возрастает на реплантоземах. В корнях содержание нитратов соизмеримо с содержанием их в листве. У тополя и березы концентрация NO3- значительно возрастает в коре по отношению к ветвям и листьям, и уменьшается в корнях. Такое перераспределение NO3- по органам растений городских типов почв может быть связано с ослаблением барьерной функции корней в городских условиях и ее переносом на кору.

О дисбалансе элементного состава в органах исследованных растений свидетельствуют изменения соотношений концентраций элементов питания. В траве на городских почвах значительно возрастает доля калия (24 - 54 %), по сравнению с растительностью естественных почв 7 - 8 %), на фоне уменьшения доли фосфора (от 70 % на естественных почвах до 19 - 43 % на городских), а так же увеличивается разность содержания этих элементов между корневой системой и надземной частью, особенно на урбаноземах и реплантоземах. Уровень нитратного азота в органах травы на всех типах почв остается постоянным и составляет 2 % от суммы трех элементов в сухом веществе. Дисбаланс происходит за счет изменения соотношения фосфора и калия.

Значительно отличается соотношение элементов питания в органах древесно-кустарниковых пород на городских почвах от растений пригорода. Соотношение К : Р : N в органах исследованных растений на различных типах почв неодинаково, но сходно между видами, произрастающими на почвах одного типа. На примере ивы и березы хорошо заметно значительное перераспределение между калием и фосфором в надземных частях: увеличение доли калия (от 7 - 11% на естественных почвах до 15 - 25% в городе) в ущерб содержанию фосфора (его содержание снижается от 88 - 92% на естественных почвах до 75 - 85% в городе), при почти постоянной доле нитратного азота (1%). Эта тенденция распределения калия, фосфора и нитратного азота сохраняется и у тополя на всех типах городских почв. Содержание фосфора в органах всех исследованных растений убывает в ряду: естественная почва > реплантозем > урбанозем ≈ культурозем. Уменьшение поступления фосфора в органы растений на урбаноземах и культуроземах, по-видимому, связано с возрастом данных почв, и большим накоплением в них тяжелых металлов, связывающих фосфор в соединения недоступные растениям. Однако во всех растениях (ива, береза, тополь) содержание фосфора и соотношение биофильных элементов в корнях остаётся близким к природным почвам.

Таким образом, анализ полученных данных показал, что накопление биофильных элементов различными растениями в условиях г. Архангельска отличается от природных условий. Распределение биофильных элементов в определенной степени зависит от геохимических характеристик почв и связано с их типами и степенью сформированности, но в то же время зависит от биологических особенностей растений. Травянистая растительность накапливает больше К2О, Р2О5 и NO3- на урбаноземах; ива поглощает близкие количества этих элементов на урбаноземах и реплантоземах; береза и тополь накапливают больше калия и фосфора на реплантоземах, а нитратов - на урбаноземах.

Наблюдается тенденция изменения распределения биофильных элементов по органам растений в городских условиях, по сравнению с природными почвами. Доля калия в листьях всех изученных древесных растений (береза, ива, тополь) на городских почвах снижается, а в коре и ветвях увеличивается. У деревьев наибольший отток К2О из листьев в другие органы наблюдается на реплантоземах, а у трав - на урбаноземах. У трав и деревьев идет накопление фосфора в корнях на всех типах почв, но набольшее - у растений естественных местообитаний. Накопление нитратов в травянистой растительности города соответствует природной. У деревьев в условиях городской среды происходит снижение роли корневого поглощения нитратов.

В городских почвах наблюдается значительное перераспределение химических элементов (К2О, Р2О5, NO3-) в составе растительных органов. У трав на всех типах почв в надземной части и корнях увеличивается доля калия. Особенно заметно увеличение доли этого элемента в корнях травянистой растительности на культуроземах и урбаноземах, в надземной части - на урбаноземах и реплантоземах. У древесных растений в коре, ветвях и листьях на культуроземах и урбаноземах также преобладает калий, а в корнях - фосфор. Наиболее стабильное соотношение биофильных элементов в органах исследованных растений наблюдается на средневозрастных урбаноземах, чем на молодых почвах новостроек - реплантоземах.

Исследования поддержаны грантом РФФИ и Администрации Архангельской области № 05 - 04 - 97531.


Библиографическая ссылка

Корельская Т.А., Попова Л.Ф., Наквасина Е.Н. ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ БИОФИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ НА РАЗНЫХ ТИПАХ ПОЧВ АРХАНГЕЛЬСКА // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 11. – С. 45-47;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3679 (дата обращения: 28.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074