Влияние хлоридов на злаковые растения

XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Влияние хлоридов на злаковые растения

Потапов М.В. 1
1МБОУ "Ивнянская СОШ №1"
Таранова О.С. 1
1МБОУ "Ивнянская СОШ №1"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Широкомасштабное использование различных химических веществ в промышленности, сельском хозяйстве и быту привело к повсеместному загрязнению водных объектов и почв.

К одним из наиболее распространенных веществ, загрязняющих окружающую среду, относятся хлориды. Хлориды – это соли хлороводородной (соляной кислоты) HCl. В качестве примеров хлоридов можно привести такие соли, как NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2, AlCl3, FeCl3, и др. Большинство хлоридов хорошо растворимы в воде. В качестве примеров нерастворимых хлоридов можно назвать AgCl, HgCl2, PbCl2.

Попадая в водные объекты и почвы, хлориды увеличивают общее солесодержание, влияют на обменные процессы, ухудшают условия существования гидробионтов в водной среде и негативно влияют на плодородие почв. Однако, в литературных источниках отсутствуют подробные сведения о влиянии различных хлоридов на растения и микроорганизмы. Поэтому исследование влияния хлоридов на биологические объекты является актуальной задачей.

Целью работы являлось исследование влияния NaCl на развитие и рост семян пшеницы в условиях влажной почвы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

Подготовить для эксперимента емкости с почвой;

Приготовить растворы NaCl с заданными концентрациями;

Высадить в почву семена пшеницы и вести наблюдения за прорастанием и развитием проростков.

I. Хлор и его соединения

1.1. Источники поступления хлоридов в окружающую среду

Хлориды относятся к главным ионам, содержание которых в речных и озерных водах колеблется от доли миллиграммов до граммов в литре; в морских и подземных водах концентрация хлоридов выше – до перенасыщенных растворов и рассолов.

Основными источниками поступления хлоридов в водные объекты является соленосные отложения, магматические породы, в состав которых входят хлорсодержащие минералы (хлорапатит, содомит и др.), вулканические выбросы, засоленные почвы, из которых они вымываются атмосферными осадками. Гораздо большее количество хлоридов попадает в воду с промышленными и хозяйственными сточными водами.

Источники поступления хлоридов в окружающую среду можно представить в виде схемы рис. 1.

Рис. 1. Источники поступления хлоридов в окружающую среду

Накапливаясь в объектах окружающей среды, хлориды представляют реальную угрозу для живых организмов.

1.2. Хлориды в воде

В речных водах и водах пресных озер содержание хлоридов колеблется от долей миллиграмма до десятков, сотен, а иногда и тысяч миллиграммов на литр. В морских и подземных водах содержание хлоридов значительно выше - вплоть до пересыщенных растворов и рассолов. Хлориды являются преобладающим анионом в высокоминерализованных водах. Концентрация хлоридов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям, коррелирующим с изменением общей минерализации воды. Первичными источниками хлоридов являются магматические породы, в состав которых входят хлорсодержащие минералы (содалит, хлорапатит и др.), соленосные отложения, в основном галит. Значительные количества хлоридов поступают в воду в результате обмена с океаном через атмосферу, взаимодействия атмосферных осадков с почвами, особенно засоленными, а также при вулканических выбросах. Возрастающее значение приобретают промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды. В отличие от сульфатных и карбонатных ионов, хлориды не склонны к образованию ассоциированных ионных пар. Из всех анионов хлориды обладают наибольшей миграционной способностью, что объясняется их хорошей растворимостью, слабо выраженной способностью к сорбции на взвесях и потреблением водными организмами. Повышенные содержания хлоридов ухудшают вкусовые качества воды и делают ее малопригодной для питьевого водоснабжения и ограничивают применение для многих технических и хозяйственных целей, а также для орошения сельскохозяйственных угодий. Если в питьевой воде есть ионы натрия, то концентрация хлорида выше 250 мг/дм3 придает воде соленый вкус. Концентрации хлоридов и их колебания, в том числе суточные, могут служить одним из критериев загрязненности водоема хозяйственно-бытовыми стоками. Нет данных о том, что высокие концентрации хлоридов оказывают вредное влияние на человека. ПДКв составляет 350 мг/дм3, ПДКвр - 300 мг/дм3.

Все хлористые соли сильно растворимы, поэтому хлориды редко выпадают в осадок. Осаждение хлоридов в воде возможно только при замерзании и испарении. Хлориды относительно слабо подвержены ионному обмену, адсорбции и воздействию биологических факторов. Таким образом, если в водном растворе оказался хлорид, естественные процессы с трудом выводят его из раствора.

В природных водах концентрации хлоридов изменяются примерно от 0,1 ч на 1 млн в арктических снегам до 150 000 ч на 1 млн в рассолах. Атмосферные осадки континентального происхождения могут содержать хлоридов от 1 до 3 ч на 1 млн, но в среднем, вероятно,— менее 1 ч на 1 млн. Неглубоко залегающие подземные воды в районах с обильными осадками обычно содержат менее 30 ч на 1 млн хлоридов. В аридных районах концентрация хлоридов обычно достигает 1000 ч на 1 млн и более.

1.3. Засоленные почвы

Засолённые почвы, почвы с повышенным (более 0,25%) содержанием легкорастворимых в воде минеральных солей. Встречаются преимущественно в южных засушливых областях многих стран (Пакистан, Индия, Китай, АРЕ и др.), часто пятнами среди незаселенных почв. В России Засолённые почвы распространены в Поволжье и др. районах. Содержат главным образом соли серной (сернокислые натрий, кальций и магний), соляной (хлористые натрий, кальций и магний) и угольной (натриевая в двух формах: углекислой соли, или нормальной соды, и двууглекислой соли, или питьевой соды) кислот. Иногда в засолённых почвах встречаются натриевая и кальциевая соли азотной кислоты. В зависимости от количества содержащихся в почве солей, характера их распределения по почвенным горизонтам Засолённые почвы подразделяются на солончаки (1—3% солей и более), солончаковые (менее засоленные) и солончаковатые (засоленные ниже пахотного слоя). Для установления степени их засоленности определяют сумму токсичных солей, связанных с ионами хлора и сульфата. Среди засолённых почв различают солонцеватые, содержащие поглощённый натрий (см. Солонцы); иногда солонцеватость сочетается с солончаковатостью. Обычно более токсичны хлористые соли. Помимо токсического действия, легкорастворимые соли повышают осмотическое давление почв. раствора и создают т. н. физиологическую сухость, при которой растения страдают так же, как и от почвенной засухи. Избыток водорастворимых солей в почве приводит к изреженности растительного покрова и появлению особой группы дикорастущих видов растений, т. н. солянок, или галофитов, приспособленных к жизни на Засолённые почвы

Засолённые почвы образуются в результате накопления солей в почве и почвенно-грунтовых водах, а также от затопления суши морской солёной водой. Обязательными факторами накопления солей на суше и засоления ими почв являются засушливый климат и затрудненный отток поверхностных и подпочвенных вод. На орошаемых землях часто наблюдается т. н. вторичное засоление, если в подпочвах или грунтовых водах много солей. При орошении бессточных равнин происходит подъём уровня солёных грунтовых вод, что и приводит к засоленности почв.

1.4. Влияние на растения избытка солей

Засоление связано главным образом с повышенным содержанием натрия в почве. В зависимости от преимущественного накопления отдельных солей натрия засоление может быть сульфатным, хлоридным, содовым или смешанным. Наиболее вредное влияние оказывают ионы Na+ и СI-. Действие засоления на растительные организмы связано с двумя причинами: ухудшением водного баланса и токсическим влиянием высоких концентраций солей. Засоление приводит к созданию в почве низкого (резко отрицательного) водного потенциала, поэтому поступление воды в растение сильно затруднено. Под влиянием солей происходят нарушения ультраструктуры клеток, в частности изменения в структуре хлоропластов. Особенно это проявляется при хлоридном засолении. Вредное влияние высокой концентрации солей связано с повреждением мембранных структур, в частности плазмалеммы, вследствие чего возрастает ее проницаемость, теряется способность к избирательному накоплению веществ. В этом случае соли поступают в клетки пассивно вместе с транспирационным током воды. Поскольку в большинстве случаев засоленные почвы располагаются в районах, характеризующихся высокой летней температурой, интенсивность транспирации у растений очень высокая. В результате солей поступает много, и это усиливает повреждение растений. Надо учесть также, что на засоленных почвах большая концентрация натрия препятствует накоплению других катионов, в том числе и таких необходимых для жизни растения, как калий и кальций. Для того, чтобы избежать осмотического стресса важное значение имеет осморегуляция. Для этого растение использует два пути: накопление ионов и особенно образование растворенных органических веществ, таких как глицин бетаин, сорбитол, сахароза, пролин. Одной из причин большей устойчивости к засолению растений является накопление органических кислот. Другой стороной вредного влияния солей является нарушение процессов обмена, Работами Б.П. Строганова показано, что под влиянием солей в растениях нарушается азотный обмен, накапливается аммиак и другие ядовитые продуктом. Необходимо отметить, что влияние засоления тесно связано с изменениями в обмене соединений серы. Показано, что при хлоридном засолении растения испытывают резкий дефицит соединений серы. Возникают типичные признаки серного голодания. В условиях засоления, связанного с высокой концентрацией сернокислых солей, наблюдается обратный процесс — избыточное накопление серы. Последнее приводит к накоплению ряда токсичных продуктов. Повышенная концентрация солей, особенно хлористых, может действовать как разобщитель процессов окисления и фосфорилирования и нарушать снабжение растений макроэргическими фосфорными соединениями [1, 2].

Высокая концентрация Na+ и (или) Сl- тормозит фотосинтез. Это связано с чувствительностью к высокой концентрации солей процессов фосфорилирования и карбоксилирования. Повышенная концентрация солей инактивирует работу белков, тормозит их синтез. Вместе с тем показано, что при действии солей активируется работа многих генов, кодирующих ферменты синтеза веществ, участвующих в осморегуляции. У растений под действием солей экспрессируются многие ферменты. Отрицательное действие высокой концентрации солей сказывается раньше всего на корневой системе растений. При этом в корнях страдают наружные клетки, непосредственно соприкасающиеся с раствором соли. В стебле наиболее подвержены действию солей клетки проводящей системы, по которым раствор солей поднимается к надземным органам.

Калий хлористый.

Хлорид калия, или калий хлористый – химическое соединение, представляющее собой растворимые в воде белые кристаллы без запаха. В промышленности эта соль является сырьем для получения гидроксида калия, используемого в производстве жидкого мыла. Однако основное применение хлорида калия это все же использование его в качестве удобрения. При производстве калий хлористый упаковывается в водонепроницаемые мешки (полиэтилен). По внешнему виду представляет собой белый порошок мелкокристаллической структуры, но также может производиться гранулирование данного удобрения. Хорошо растворяется в воде, не горит, не взрывоопасен. Содержание питательного калия (оксида калия – K2O) в пределах 50 – 60%. Примесей почти не содержит и по химическому составу представляет собой однородное вещество – хлорид калия.

Применяя калий хлористый в растениеводстве можно добиться высоких урожаев всех культур. Это связано с тем, что калий активно влияет на все жизненные процессы растения – образование пыльцы в цветках, процессы фотосинтеза, усвоение почвенного азота и накопление крахмала в клубнях. Особенно рекомендуется вносить под злаковые культуры, так как кроме повышения урожайности, калий влияет и на формирование волокон механической ткани растений. Таким образом, поля зерновых удобренные калием меньше полегают, что исключает потери урожая.

Меры безопасности – общие для всех химических удобрений, особых требований нет, но необходимо предохранять удобрение от влаги.

Производство и поставка калия хлористого различных марок организованная компанией «Юго-Запад-Химпром» возможна во все регионы России и в любых количествах. Собственное производство удобрений, контроль качества и постоянное расширение ассортимента – лицо деятельности компании. Удобная фасовка в полипропиленовых мешках способствует длительному хранению удобрения. Работая с агрофирмами многих регионов России, поставляя не только калий хлористый, но и другие удобрения агрофирмам Росси, компания «Поволжье-Агро» способствует развитию аграрного сектора экономики.

Вредные соли.

Наиболее вредными солями являются нормальная сода (NaСО3), двууглекислая сода (NaНСО3), хлористый натрий (NaCl) и хлористый магний (MgCl2). Их влияние на рост растений зависит от биологических особенностей культур. Наибольшей солеустойчивостью отличаются сахарная и кормовая свекла, арбузы, тыква, люцерна второго года, баклажаны, томаты, пшеница, ячмень озимый, рожь озимая, просо, редька, картофель, сорго, суданская трава. Под разными сельскохозяйственными культурами процессы засоления проявляются неодинаково. Наиболее сильно засоляются почвы под пропашными такими как кукуруза (коэффициент сезонной аккумуляции солей под ней изменяется от 1,5 до 2). Но и среди пропашных имеются культуры, под которыми почвы засоляются слабо. К ним относится свекла, которая имеет способность выносить соли из почвы с урожаем. Однако при оставлении ботвы на поверхности может произойти осолонцевание почв. Под культурами сплошного посева - люцерной и озимой пшеницей - процессы засоления выражены слабо (коэффициент сезонной аккумуляции солей равен 1,1 - 1,2) в связи с затенением и уменьшением испарения влаги с поверхности почвы. Наиболее радикальным средством улучшения мелиоративного состояния земель является дренирование. В настоящее время на оросительных системах для мелиорации земель строятся различные типы дренажных систем: закрытой и открытой горизонтальный, вертикальный и др. Открытый горизонтальный дренаж представляет собой систему взаимосвязанных открытых горизонтальных каналов, заложенных на заданной глубине и определенном расстоянии один от другого. Более совершенным является закрытый горизонтальный дренаж с установкой сети водо-отводящих труб диаметром 100, 150 и 200 мм. Кроме гончарных и асбоцементных труб, применяются гибкие винтовые дренажные трубы, изготавливаемые из полихлорвинила.

1.5. Потребности растений в хлоре

Хлор является самым последним в списке основных элементов. Многие люди ошибаются, сравнивая питательное вещество хлор (Cl-), с токсичным хлором в форме (Cl). Хлор, не та форма, которая используется растениями. Хлор существует в виде газа или растворенный в воде, например, дезинфицирующие средства, и не применяется в удобрениях. Хотя хлор и классифицируется как микроэлемент, растения могут принимать хлор только в качестве вторичных элементов, таких, как сера. Хотите верьте, хотите нет, но хлор играет большую роль в росте растения и имеет важное значение для многих процессов.

Вот некоторые из них [4]:

1. Важное значение – это работа в тандеме с K+, для правильного функционирования устьичных отверстий у растений, тем самым контроль водного баланса.

2. Он также участвует в процессе фотосинтеза, в частности, системе расщепления воды.

3. Следит за балансом катионов и транспортом в растении.

4. Исследования показывают, что хлор уменьшает последствия грибковых инфекций, пока еще непонятно каким образом.

5. Предполагают, что хлор борется с излишним поглощением нитратов, поощряющих использование аммония N. Это может быть одним из факторов его роли в подавлении болезни, поскольку высокое содержание нитратов в растении приводит к тяжелым заболеваниям.

Симптомы недостаточности – это увядание, маленькая и сильно разветвленная корневая система, часто с короткими кончиками. Листья увядают, наблюдается крапчатость и хлороз краев. Недостаточность хлора у капусты характеризуется полным отсутствием запаха.

Излишки хлора ведут к образованию жженых краев у молодых листьев. Если уровень хлора будет слишком высок, то саженцы не будут хорошо укореняться, а семена могут вообще не прорасти. При высоком содержание хлора, листья приобретают желтовато-бронзовый оттенок и их темпы развития замедляются.

Хлор часто добавляют в питьевую воду и, как правило, существует большая вероятность, что в вашем растворе уровень хлора будет превышать нужные значения и очень редко вы можете обнаружить его дефицит.

Хлор необходим растениям в небольшом количестве, он совместно со щелочными и щелочно-земельными ионами положительно влияет на обводненность тканей и набухаемость протоплазмы клеток. Этот элемент активизирует ферменты, осуществляющие реакции фотолиза при фотосинтезе.

Однако, только у отдельных видов растений потребность в этом элементе высока. На практике больше приходится сталкиваться с избытком хлора, особенно в засушливых условиях.

Различные растения по-разному отзываются на концентрацию хлора в почвенном растворе. Положительно относятся к хлору такие культуры, как редис, шпинат, мангольд, сельдерей, сахарная свекла.

К хлорофобным растениям, отрицательно реагирующим на повышенное содержание хлора в почве, относятся табак, виноград, тыква, фасоль, картофель, томаты, плодовые и ягодные культуры. Но если у древесных видов токсическое действие хлора проявляется только при высоких концентрациях хлора в питательном растворе, то у крыжовника, смородины красной и земляники отрицательное влияние его проявляется уже при низких концентрациях. Концентрация хлоридов выше 0,4% в листьях яблони уже вызывает их краевой некроз. В засушливых условиях применение хлорсодержащих удобрений (например, хлористого калия) под эти культуры может сопровождаться повышением концентрации хлора в почвенном растворе до величин, при которых сильно повреждаются растения. Признаком хлорного дефицита, наблюдающегося крайне редко, является хлороз листьев.

Растения, как правило, устойчивы к хлору, но некоторые виды, такие как авокадо или виноград чувствительны к хлору и могут быть отравлены даже при низкой его концентрации.

1.6. Положительное влияние хлоридов на растения

Наряду с отрицательным влиянием хлоридов на растения рядом авторов было установлено, что в ряде случаев хлориды оказывают на растения положительное воздействие. Так, авторами [3, 5] испытывалось влияние хлорида натрия путем опрыскивания 3 %-ым раствором NaCl на грушах, при этом с западной стороны эту работу проводили в период интенсивного цветения 10 мая 2002 г и 14 мая 2004 г., а другая половина грушевого дерева опрыскивалась водопроводной водой. От заморозков деревья накрывались нетканой пленкой Агротекс 30. Образование плодов на обработанной стороне груши (в опыте было задействовано 6 деревьев) показывало на контрольных ветках 4-5-крвтное увеличение завязей (5-6 завязей на щиток против 1-2 завязей на щиток, обработанный водой). На наш взгляд, который требует более точной проверки, сказывалось влияние хлорида натрия двояко. Цветки (пестики и тычинки) от хлорида замерзали при более низкой температуре и, во-вторых, повышалась партенокарпическое образование плодов с редуцированными семенами при обработке водой и с полноценными семенами от уменьшения образования каллозы на рыльце пестика груш.

Этими же авторами исследовалась завязываемость семян у капусты сорта Дт 46 при опрыскивании растений раствором NaCl.

Было установлено, что у растений лини Дт 46 наибольшее число семян в стручке сформировалось при обработке за 20 мин до опыления в концентрации 3,0 и 3,5 %, при экспозиции 10 и 30 мин этот показатель был ниже в среднем в 1,4 раза. При более высоких концентрациях эффективность обработки снижалась во всех вариантах опыта.

У другой линии раннеспелой капусты И34 завязываемость семян в среднем по вариантам опыта была в 1,3 раза ниже по сравнению с линией Дт 46, при экспозиции 10 мин наиболее эффективными были высокие концентрации раствора – 3,5; 4,0 и 4,5 %. В этих вариантах опыта в среднем было получено по 5 семян на стручок. Максимальная завязываемость семян у этой линии отмечена как при экспозиции 20, так и 30 мин при концентрации раствора 3,0 % - соответственно 12,8 и 11,5 семян. По мере увеличения концентрации раствора снижалось и количество сформировавшихся семян в стручке.

Таким образом, максимальная завязываемость семян у большинства линий отмечена при использовании хлорида натрия в концентрации 3,0–3,5 % за 20-30 мин до опыления.

II. Экспериментальная часть

2.1.Объекты и методы исследований

Характеристика растения, используемого в качестве объекта исследования

Рис. 2.Пшеница обыкновенная или мягкая( лат. Tríticum aestívum)

В качестве объекта исследований были использованы семена пшеницы обыкновенной или мягкой. (рис.2)

Пшеница известна с давних времен. Зерна ее обнаружены в доисторических раскопках Кавказа.

Археологические данные свидетельствуют, что уже 6-8 тысяч лет назад пшеницу возделывали в странах Ближнего и Среднего Востока, в частности на территории современной Турции, Сирии, Ирака, Ирана, Туркмении, чуть позже - в Древнем Египте. Трудно сказать, где впервые начали выращивать этот злак. Даже для Западной Европы появление культуры пшеницы датируют периодом с VI до II тысячелетия до н .э. Установлено, что наибольшим разнообразием дикорастущих и культивируемых пшениц отличаются Закавказье, Ирак, Афганистан. Несомненно, эти районы были родиной многих сортов культурной пшеницы. Довольно точно известно время появления пшеницы в Америке и Австралии: в Южную Америку ее завезли в 1528 г., на территорию США - в 1602 г., в Австралии ее возделывают с 1788 г., в Канаде - с 1802 г. Несмотря на относительно позднее появление этой культуры в Америке, пшеница быстро получила там широчайшее распространение. Сейчас этот хлебный злак культивируют повсеместно, во всех земледельческих районах мира. Общая площадь посевов пшеницы во всех странах мира в 1989 г. достигала 220 млн. га, что составляет почти третью часть площади, занятой всеми зерновыми культурами, и примерно пятую часть всей обрабатываемой человеком земли. А это ни много ни мало – почти восьмидесятая часть всей суши земного шара! Ни одна другая культура не занимает такой площади.

Пшеница обыкновенная или мягкая (лат. Tríticum aestívum) : растение достигает высоты 40-100 см, редко до 150 см. Соломина тонкая, полая внутри. Узлы голые или опушены лишь на ранних этапах жизни растения. Листовая пластинка 6-16 мм шириной, сначала мягкая, опушённая, но потом становится голой и жёсткой. Старые соцветия безостые, 6-18 дюймов длиной, длина по крайней мере в 3 раза больше ширины. Оно густое и квадратное в поперечном сечении. Оси колосьев не отличаются ломкостью (отсюда название вида — пшеница мягкая). В месте соединения колосков второго порядка с главной осью нет пучков волосков. На верхушке соцветия расстояние между соседними колосками 4—8 мм. Колоски имеют приблизительно равную длину и ширину. Колосковая чешуя около 10 мм длиной, на конце

имеют острый киль. Киль представляет собой короткий, тупо заканчивающийся зубец, направленный наружу. Цветковые чешуи безостые и имеют короткий зубец или

же имеют ость длиной до 15 см.Опыление перекрёстное или самоопыление.

В процессе созревания плод (зерновка) плотно сжат нижней и верхней цветковой чешуёй, а по созреванию выпадает наружу. Эндосперм белый или стекловидный.

Прорастание происходит только при температуре выше 4 °C. Стандартный хромосомный набор пшеницы мягкой x = 7. [6, 7].

2.2. Приготовление растворов NaCl для полива

Для создания различной концентрации NaCl в почве использовали для полива водные растворы NaCl.

Растворы готовили путем растворения навески соли NaCl (х.ч.) в водопроводной воде. Навеску соли взвешивали на аналитических весах марки ВЛТЭ - 1100 . Концентрации ионов Cl- указаны в табл. 1.

Таблица 1

Концентрация ионов Cl- в поливочных растворах

№ пробы

1

(водопров.)

2

3

4

5

6

7

Концентрация Cl-, мг/л

20

300

450

500

600

750

900

Навески NaCl рассчитывали таким образом, чтобы концентрация ионов Cl- в растворах соответствовала указанным в табл. 1. Ионы Cl- перехлдят в раствор при растворении и диссоциации NaCl:

NaCl Na+ + Cl- [6]

NaCl – сильный электролит, поэтому в воде происходит его полная диссоциация, т.е. все молекулы NaCl распадаются на положительно заряженный ион Na+и отрицательный Cl-. Концентрацию хлорид-ионов в поливочных растворах устанавливали исходя из нормативных требований, предъявляемых к поверхностным водным объектам (табл. 2).

Таблица 2

Нормативные требования к воде водных объектов по содержанию хлоридов

Категория водного объекта

Питьевого водопользования

Рекреационного водопользования

Рыбохозяйственного водопользования

Концентрация ионов Cl-, мг/л

350

350

300

Как видно из табл. 2, в воде поверхностных водных объектов рыбохозяйственного водопользования содержание ионов Cl- не должно превышать 300 мг/л. Поэтому начальная концентрация поливочного раствора (№2) составляет 300 мг/л, остальные растворы имеют более высокие концентрации ионов Cl-. Пересчет концентраций Cl- осуществляли с помощью переводного коэффициента К, вычисленного путем сопоставления мольных масс NaCl и Cl-. Так, М.М. NaCl = 23+35,5 = 58,5 г/моль М.М. Cl- = 35,5;

Тогда: К = 58,5/35,5 = 1,65.

2.3. Влияние концентрации хлорид-ионов в поливочном растворе на количество взошедших семян

Исследование влияния концентрации хлорид-ионов в поливочном растворе на количество взошедших семян (или процент всхожести) проводили на почве, отобранной в сквере «Южном». В каждую чашку с почвой помещали по 10 семян пшеницы, без видимых повреждений, одинаковых по форме и по массе.

Почву периодически увлажняли растворами заданной концентрации. Для прорастания чашки с почвой и высаженными семенами были выставлены на подоконник в условиях одинаковой освещенности и температуры окружающей среды (20°С). Наблюдения вели через каждые 2-3 дня, в ходе которых отмечали количество взошедших семян. Из результатов эксперимента (табл. 3 и рис. 3) следует, что при увеличении концентрации ионов Cl- в поливочном растворе процент взошедших семян снижается. Так, если при поливе растворами с содержанием Cl- - ионов 20 и 300 мг/л на 9-ый день взошло 7 семян, то при поливе раствором, содержащем Cl- - ионов 600 мг/л на этот же день взошло всего 5 семян, т.е. 50 % от их общего количества. В то время как в чашке, которую поливали раствором с концентрацией Cl- - ионов

Таблица 3

Количество взошедших семян пшеницы

Концентрация

ионов Cl-, мг/л

20

300

450

500

600

750

900

Количество взошедшихсемян,

шт/% на 7-й день

4/40

3/30

3/30

2/20

1/20

1/10

0

Количество взошедшихсемян,

шт/% на 9-й день

7/70

7/70

6/70

5/60

4/50

2/20

1/10

Рис. 3. Количество взошедших семян пшеницы в зависимости от концентрации Cl- - ионов в поливочном растворе

900 мг/л, что в 3 раза превышает допустимое содержание для поверхностных водных объектов рыбохозяйственного значения, проросло всего одно зерно, т.е. 10 %. Остальные семена погибли. Таким образом, повышенное содержание Cl- - ионов в поливочной воде оказывает угнетающее действие на прорастание семян, а при особо высоких концентрациях Cl- - ионов происходит гибель семян.

Если сравнить полученные результаты по всхожести пшеницы, полученные в настоящей работе с теми результатами, которые были получены в 2013 г. Тенищевой С.Д. (рис. 2) по всхожести ржи, то можно сделать вывод, что пшеница более чувствительна к негативному воздействию NaCl, чем рожь.

Рис. 2. Количество взошедших семян ржи в зависимости от концентрации Cl- - ионов в поливочном растворе

2.4. Влияние концентрации хлорид-ионов в поливочном растворе на сроки всхожести семян пшеницы

Влияние концентрации хлорид-ионов на сроки всхожести семян пшеницы исследовали аналогично эксперименту, описанному в п. 3.1.

В эксперименте использовали растворы Cl- - ионов с двумя концентрациями 300 и 500 мг/л. Первое значение соответствует нормативу поверхностных вод рыбохозяйственного назначения, концентрация же 500 мг/л выбрана произвольно, для -

Рис. 3. Влияние концентрации хлорид-ионов на сроки всхожести семян пшеницы

На рис. 3 изображена зависимость, из которой следует, что в анализируемых образцах с концентрацией хлорид-ионов 500 мг/л количество взошедших на 7-й день ростков равняется 1, в то время как в чашках с концентрацией 300 мг/л их насчитывалось 3. При этом начало всхожести происходит на четвертый день наблюдений при обеих концентрациях. На момент окончания наблюдения количество ростков в чашках с концентраций 300 мг/л равно 8, а с концентрацией 500 мг/л – 5.

2.5. Исследования зависимости длины ростков от длительности наблюдения

Также имело интерес выяснить влияние концентрации хлорид-ионов на длину взошедших ростков. Наблюдения проводили в течение 12 дней регулярно смачивая почву анализируемых образцов раствором Cl- с концентрациями 300, 600 и 900 мг/л. Данный шаг концентраций выбран опираясь на норматив вод рыбохозяйственного водопользования в сторону усугубления.

Рис. 4. Зависимость длины ростков пшеницы от длительности наблюдения

Исходя из графика представленного на рис. 4 мы можем предположить, что повышенное содержание хлорид-ионов в почве также сказывается и на качестве всхожести, т.е. на длине ростков пшеницы. Тем не менее, начало всхожести всех образцов приходится на 4 день наблюдений, однако далее образцы с нормативным содержанием хлорид-ионов (300 мг/л) начинают расти активнее, в то время, как в чашках где поливочный раствор содержал 600 и 900 мг/л хлорид-ионов этот рост начинается на два дня позже.

Следует отметить, что стебли пшеницы отстают в росте по сравнению со стеблями ржи для тех же концентраций растворов NaCl, как было установлено ранее.

2.6. Влияние концентрации Cl-ионов в поливочном растворе на длину ростков пшеницы

Чтобы подтвердить предположение о пагубном влиянии высокой концентрации хлорид-ионов провели эксперимент в котором определяли влияние концентрации хлорид-ионов в почве на длину ростков. Для этого использовали поливочные растворы с аналогичными концентрациями опыта 3.3.

Рис. 5. Влияние концентрации хлорид-ионов в поливочной воде на на длину ростков пшеницы

График, представленный на рис. 5 свидетельствует о систематическом ухудшении роста образцов с увеличением концентрации, не зависимо от длительности наблюдений. Разница длины между концентрациями 300 и 900 мг/л составляет в среднем 4 см, что составляет более 50 % полной длины растений.

Заключение

В результате проделанной работы , о влияния NaCl на развитие и рост семян пшеницы в условиях влажной почвы, можно сделать выводы, что:

Увеличение концентрации хлорид-ионов в поливочном растворе ведет к сокращению всхожести ростков пшеницы;

Также установлено, что Cl- существенно затормаживает рост данной культуры;

Высокая концентрация отрицательно влияет на размеры ростков пшеницы.

Пшеница более чувствительна к негативному воздействию NaCl по сравнению с рожью.

Библиографический список

Ковда В.А. / Происхождение и режим засоленных почв/ т. 1-2, М. – Л., 1946 – 47.

Волобуев В.Р. / Промывка засоленных почв / Баку, 1948.

Монохос Г.Ф. / Использование хлорида натрия при размножении самонесовместимых линий белокачанной капусты / Г.Ф. Монохос, А. Хамид // М.: Изв. ТСХА, №2, 2001г.

Медведев С.С. / Физиология растений / «Изд-во СПбГУ». – 2004., 335с.

Хамид А. / Влияние обработки раствором хлорида натрия на завязываемость семян при автогамном опылении цветков самонесовместимых линий раннеспелых и среднеспелых сортов капусты белокачанной / Науч. Конф. ВНИИО. – 2000г., с. 12-14.

Тахтаджян А.Л. / Жизнь растений. т. 6. Цветковые растения // Под ред. акад. АН СССР / М.- «Просвещение». - 1982., 544 с.

Ярыгин В.Н. / Биология /. – М.: «Высшая школа», 2005

Просмотров работы: 70