ВВЕДЕНИЕ
Обеспечение населения экологически чистой и здоровой пищей – одна из важнейших задач современности. Население растет и для него нужно не только много еды, но и качественной и полезной. Для этого необходима правильное выращивание и изготовление продукции, если будет при этом процессе не только сопутствовать хорошие условия, но и качественное сырье.
Ну а теперь задумайтесь… условия очень сложно изменить, хотя возможно. Но а сырье мы можем очень хорошее предоставить или сохранить. На примере выращивание ржи культурной мы можем заметить, поля в наше время сильно загрязняют не только не посредственно удобрениями, но и за счет сточных вод рядом с полями, заводами, находящимися тоже не так уж и далеко. Даже источником загрязнения может стать небольшой дом, который строили из современных стройматериалов, содержащих в себе не только вещества, повышающие комфортность, но и элементы которые губительное воздействие на экологию всего вокруг. А в настоящее время составляющие этих материалов выполняют ту и другую функцию.
Никель наряду с марганцем, железом, кобальтом и медью является соединением с высокой биологической активностью. Никель принадлежит к канцерогенным элементам, вызывает респираторные заболевания. Растворимые формы никеля активно адсорбируются корнями растений. Его влияние на растения неоднозначно. При дефиците элемента возникает хлороз, а затем некроз кончиков листьев. Избыток никеля согласно литературным данным останавливает рост корней, происходит деформация частей растения, необычная пятнистость, а в некоторых случаях гибель всего растения [3,4].
Анализ литературы показал мне актуальность изучения влияния никеля на объекты живого мира.
Предмет исследования: влияние катионов никеля различных концентраций на рост Secalecereale.
Объект исследования: Рожь культурная (Secalecereale).
Гипотеза: никель в концентрации 0,001 г/л окажет стимулирующее воздействие на рост ржи, максимальным будет рост на «Биогумусе». Никель в концентрации 0,1 г/л окажет угнетающее действие на рост корневой системы, что особенно четко будет видно на дистиллированной воде.
Цель исследования: изучить влияние катионов никеля на рост и развитие побегов и корневой системы Ржи культурной (Secalecereale), растворенных в дистиллированной воде и биогумусе компании «Сила жизни».
Задачи:
Проанализировать литературные источники по влиянию никеля на рост растений, изучить влияние тяжелых металлов в целом;
Вырастить Рожь культурную на гидропонике на дистиллированной воде с концентрацией катионов никеля 0,1 г/л, 0,01 г/л и 0,001 г/л;
Вырастить Рожь культурную на гидропонике на дистиллированной воде с добавлением биогумуса «Сила жизни» с концентрацией катионов никеля 0,1 г/л, 0,01 г/л и 0,001 г/л;
Проанализировать полученные данные, сделать выводы.
Исследовательская работа началась в апреле 2018 года, практическую часть начал выполнять в мае. За весь период была осуществлена посадка каждой концентрации в 3-х повторностях, соответственно на дистиллированной воде, которая была взята как контроль и на дистиллированной воде с добавлением никеля 3-х концентраций. Этот же опыт был проведен на питательной среде, комплекс дистиллированной воды и Биогумуса – контроль второго опыта, и с добавлением 3-х концентраций никеля в трех повторностях. Всего было поставлено 24 опыта, на каждом из которых было по 10 площадок по 10 семян. Всего выращено 2400 семян Secalecereale.
Результаты были мной показаны на Всероссийском конкурсе научно-практических работ имени Д. И. Менделеева, где её высоко оценили.
Дальнейшее исследование я планирую в практическом направлении. Изучить способы максимальной утилизации никеля с помощью растений.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Аргументация выбора Secale cereale, как объекта изучения. Ботаническое описание, особенности выращивания.
Когда я выбрал направление исследования, то долго не мог определиться с выбором культуры и химическим элементом, влияние которого хотел бы изучить. Я рассматривал и зеленую гречку, но у нее маленькие семена, которые за счет формы достаточно сложно высаживать пинцетом, и кукурузу, и пшеницу, и чечевицу. Каждая из этих культур мне была интересна, но в конечном итоге победила рожь, как удобный объект исследования.
В чем же удобство? Во-первых, опыт проходил на гидропонике, а далеко не все культуры можно выращивать в условиях повышенной влажности. Работа 2016 года Васильевой Арины показала, что рожь хорошо растет на гидропонике . Во-вторых, Рожь культурная является неоднозначной культурой по устойчивости к тяжелым металлам. При прочтении литературы я столкнулся с рядом статей, где говорилось о «пестрой» картине по наличию тяжелых металлов в Secalecereale. В-третьих, растения подразделяются на аккумуляторы и индикаторы, и Рожь культурная относится к растению индикатору. А первоначально я планировал изучить именно влияние никеля на рост растения, какое влияние он окажет на побеги и корни растения. А, например растением аккумулятором никеля – является кукуруза, поэтому в дальнейшем я планирую изучить эту культуру [8]. Закономерности распределения никеля по растению изучали И. В. Серегин и А. Д. Кожевникова, ими было установлено, что ряд растений накапливает никель в перфорациях сосудов ксилемы, что не дает транспортировать никель в надземные части растения [9]. В этих случаях никель окажет отрицательное воздействие на рост корневой системы, но рост побегов не будет угнетен.
Рожь культурная, или посевная – однолетнее или двулетнее растение семейства Злаки. Во всем Северном полушарии она является основным культурным растением. Есть две формы – озимая и яровая рожь. Озимую сеют осенью, до наступления холодов она прорастает, а продолжают свой жизненный цикл весной. Яровую рожь высевают весной, соответственно созревать она будет позже, чем озимая. Урожай озимой ржи обычно выше, потому что она напитывается весенней водой, но высаживать ее можно только там где много снега и мягкие зимы [10].
У ржи мочковатая корневая система, проникающая на глубину до 2 м, именно благодаря этому она хорошо переносит легкие песчаные почвы. Также ей характерно быстро усваивать из почвы полезные вещества из трудно растворимых соединений. У ржи кущение (образование надземных побегов из узла) очень интенсивно, каждое растение формирует 4-9 побегов, а при благоприятных условиях до 50-90 [11]. Стебель, как и у всех злаков полый, высота его зависит от условий выращивания и сорта. Максимальная высота 2 м [10]. Листья широколинейные, плоские, сизого цвета. Иногда листовая пластинка покрыта волосками, это указывает на устойчивость к недостатку влаги. Мы волосков не наблюдали, так как при выращивании на гидропонике априори не может быть недостатка влаги. Соцветие ржи – сложный колос [11].
В нашем случае при анализе литературы упор делался на условия выращивания. Рожь устойчива к кислотности почв, что необходимо учитывать при выращивании на гидропонике. Но при этом сложность в том, что рожь плохо растет на заболоченных почвах, поэтому было необходимо постоянно следить за уровнем питательного раствора в установках, не допускать, чтобы семена находились под раствором.
Транспирационный коэффициент (количество воды, расходуемое на образование 1 г сухого вещества растения) 340-450. Для хорошей урожайности ржи необходимы азот (2,9-3,3 кг), фосфор (1,1-1,4 кг) и калий (2,2-3 кг) в расчете на 1 центнер зерна. При маленьких концентрациях никель повышает эффективность фиксации азота растениям, но при повышенной концентрации полностью блокирует усвоение растением азота [12]. В настоящий момент содержание никеля в почвах представляет опасность в районах, где развита горнодобывающая, перерабатывающая промышленность и металлургия. Я нашел исследование под авторством С. В. Лебедева, Е.В. Сальникова и др., где оценивается накопление различными посевными культурами, и рожью в частности на территории Оренбургской области тяжелых металлов [13]. А В. Д. Кучеренко и В. Б. Черняховым было выяснено, что именно с растительной пищей в организм человека поступает основное количество тяжелых металлов [14].
Рожь возделывают во многих странах. В России Secale cereale важнейшая продовольственная культура. К выращиванию на территории России допущено 49 сортов. Большинство крупнейших регионов по возделыванию ржи в России сосредоточено в Приволжском федеральном округе. За последние 25 лет пиковых отметок производство ржи в России достигало в 1990 году – 16,4 млн. тонн, минимальных отметок – в 2010 году – чуть более 1,6 млн тонн [15].
Анализ литературных источников показал важность ржи культурной как посевного материала, а разночтения о чувствительности Secalecerealeк тяжелым металлам свидетельствуют о недостаточной изученности этой культуры.
2.2 Методика гидропонного выращивания растений. Пассивная гидропоника
Годом рождения гидропоники принято считать 1860, именно тогда В. Кноп и Ю. Закс приготовили питательные растворы, на которых растение можно было выращивать без почвы [16]. Теория гидропонного выращивания растений же была подготовлена Уильямом Герикке в Калифорнийском университете, спустя почти 70 лет после открытия Кнопа и Закса.
В наше же время настоящим новатором в области гидропоники является Уильям Тексье, его компания занимается выращиванием самых различных культур на гидропонике, производит питательные растворы и установки для гидропоники. Его компания «Дженерал Гидропоникс - Европа» разработала «биопонику» - органическую гидропонику. Он входит в число наиболее компетентных экспертов в области гидропоники, а его книга переведена на 6 языков. На время выполнения исследовательской работы «Гидропоника длявсех» стала моей настольной книгой, и именно на нее я и буду ссылаться, анализируя различные типы гидропонных установок.
Так что же такое гидропоника? Это метод, при котором растение укореняется не в почве, а в субстрате, который с помощью основы опущен в питательный раствор.
Есть большое количество различных установок для гидропоники – это субстратная культура, периодическое затопление, капельный полив, техника питательного слоя, система водных культур [17]. Останавливаться на них подробно я не буду, лишь объясню, почему мной была выбрана пассивная гидропоника. Это самая простая установка, для создания которой не требуется больших материальных затрат. Я использовал стеклянные банки объемом 350 г, которые собрал со всей Хосты, всего у меня их 50. Помыл их и обработал с помощью ультрафиолетовой лампы. Основой для субстрата стала обычная марля, без использования субстрата. Глубина погружения в жидкость – 1-2 см, так как растения «выпивают» жидкость очень быстро. Единственный аспект, который экономически не выгоден в моем исследовании, это вода. В опыте с изучением влияние тяжелых металлов она обязательно должна быть дистиллированной. Первоначально воду я покупал в магазине «Автотехника», но потом мне предоставили дистиллятор Ballu Home, и все стало намного проще. На 50 установок в неделю требовалось порядка 20 литров воды, без учета первоначального заполнения.
Преимущества гидропоники можно перечислять долго, как и указывать на ее недостатки, но для меня самым важным была достоверность результатов влияния никеля на рост Secalecereale, поэтому я следовал всем канонам выращивания на гидропонике.
2.3 Никель, его влияние на рост и развитие растений
Как и с выбором культуры, выбор тяжелого металла был не прост. Я читал литературу, исследования, рассматривал различные аспекты влияния тяжелых металлов на растения [18-21]. После анализа литературы мой выбор стоял между кобальтом, молибденом и никелем. Так сложилось, что мне когда-то дарили набор «Юный химик» и я обнаружил в нем гидросульфат никеля. Так я и решил начать свое исследование именно с него.
До 1970 года никель в растениях не обнаруживали вообще, и считали, что его в растениях нет [18]. Первые указания на нахождение никеля в растениях были сделаны В. И. Вернадским. Сейчас никель обнаруживают в растениях, в частности в бобовых , капустных до 6,5 тыс мг/кг сухой массы, а это большой показатель. Никель поступает в окружающую среду с выбросами металлообрабатывающих предприятий, как побочный продукт сжигания нефти и газа. Много никеля в доступной форме содержат сточные воды [19]. Значительно содержание никеля в ряде строительных материалов [20]. Результаты работы Н. П. Лукутцовой доказывают миграцию тяжелых металлов из цементного бетона в окружающую среду [21].
На сегодняшний день в маленьких концентрациях никель признан необходимым для растений элементом. Он является компонентом уреазы (фермент), который предотвращает накопление мочевины. Особенно хорошо виден положительный эффект никеля на бобовых, так как он увеличивает эффективность азотфиксации [22]. Я уже анализировал теоретический материал, с целью использования бобовых, акаций в частности с целью усвоения никеля на строительных площадках. Растение будет активно расти, а никель аккумулироваться в растении. Помимо этого известно также о фунгицидном эффекте никеля – он способен стимулировать защитные механизмы растения, а также напрямую воздействовать на патогены.
Растворимые формы никеля всасываются корнями растений, активность этого процесса зависит от целого ряда факторов, но наибольшее значение имеет pH (водородный показатель). pHболее 6,7 значительно замедляет поступление никеля в растение [20].
При недостатке никеля мочевина накапливается в листьях, начиная от кончиков, и постепенно их разрушает. Сначала начинается хлороз, а затем кончики отмирают. Что самое интересное, что он как удобрение наиболее востребован именно на гидропонике [21]. Как удобрение наиболее часто применяют сульфат никеля. При избытке никеля снижается всасывание других питательных веществ, тормозится рост корней и побегов, нарушается обмен веществ в растении [22].
К сожалению исследование на влияние никеля различных концентраций на рожь культурную я не нашел, но зато обнаружил аналогичную работу по влиянию концентрации никеля на длину корней и стеблей на примере гороха, ячменя, пшеницы и капусты [23]. Авторами была подтверждена моя гипотеза о том, что с увеличением концентрации никеля наблюдается уменьшение сухой массы растений. Исключение составила лишь капуста, но анализ литературы показал, что она является толерантным растением по отношению к никелю, а ряд авторов, даже относит ее к гипераккумуляторам никеля [24,25]. Исследуемая мной рожь культурная, относится к среднечувствительным видам по отношению к никелю. Анализ литературы также показал, что рожь относится к культурам с низким накоплением никеля в урожае [12].
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Методика проведения исследования
Мною были проведены опыты по выращиванию ржи культурной на гидропонике на растворах никеля трех концентраций на дистиллированной воде и на питательной среде. Контролем первого опыта служило выращивание на дистиллированной воде, второго опыта на питательном растворе «Биогумус». Каждый опыт состоял из трех повторностей, каждая из которых состояла из 10 пробных площадок. В каждой площадке было по 10 семян. Тем самым только на один эксперимент уходило 300 семян. Это делалось для того чтобы в конце всей работы можно было делать правильные выводы на основе длительных опытов и достоверных результатов.
Для проведения опытов изготавливались гидропонные площадки. Площадкабыла сделана из банок объёмом 350 мл и стерильной марли, натянутая резинкой сверху. Гидропонным субстратом служила дистиллированная вода в первом опыте и питательный раствор во втором.
Банки для гидропонной культуры были предварительно подвергнуты термической обработке (стерилизации) для того, чтобы уменьшить количество бактерий и плесневых грибов на поверхности семян в ходе дальнейшего опыта. Дополнительно после создания установки проводилась обработка ультрафиолетовой лампой.
Семена предварительно замачивались дистиллированной водой на три дня, после появления корешка размерами от 0,3 см до 0,7 см семена высаживались на гидропонную культуру. Все площадки были размещены на одном подоконнике, с солнечной стороны здания Центра. При посадке пророщенных семян на гидропонную станцию одевались стерильные перчатки и брался стерильный пинцет. Перед началом эксперимента комната и готовые гидропонные станции повторно облучались ультрафиолетовой лампой, чтобы понизить риск появления колоний грибков и бактерий.
Причиной использования ультрафиолета послужили две неудачные попытки при проращивании семян. Изначально чтобы избавиться от спор плесени поражённые семена окунались в концентрированный раствор медного купороса, а потом обмывались в чистой дистиллированной воде. И только после всего этого процесса семена были готовы к посадке. Предполагалось, что медный купорос уничтожит плесень, но этот метод не помог полностью избавиться от спор плесени. Скорее всего из-за того что семена окунались в раствор на малое количество времени. Передерживать тоже нельзя было, так как это могло бы повлиять на результат эксперимента. Поэтому на следующий день все посадки оказались под слоем плесени.
После посадки каждая площадка заполнялась субстратом с определенной концентрацией никеля в зависимости от опыта.
Каждый эксперимент длился 21 день, так как в этот период растения достигают максимального роста и вегетативного развития. За эти 3 недели шли наблюдения за тем как растения ведут себя в разных средах.
После длительных опытов образцы высушивались 3 дня, взвешивались и заносились в таблицу. Полученные данные со всех опытов анализируются и подвергаются статистической обработке с помощью математических формул и диаграмм, созданных с помощью MicrosoftExsel.
3.2 Влияние катионов никеля различных концентраций на рост и развитие Secale cereale
В ходе исследования я поставил 8 опытов, в каждом из которых было задействовано 10 пробных гидропонных установок, на каждой из которых росло 10 семян Secalecereale.Каждый опыт проводился в трех повторностях для получения достоверного результата.
После сбора и высушивания образцов в течение трех дней проводилось взвешивание на весах, а все данные заносились в таблицы (Таблицы 2-22, Приложение 3-13). Для наглядности полученных результатов данные внесли в сводную таблицу 1, где представлены средние значения каждого опыта.
Таблица 1. Сравнительная таблица масс побегов
и корней, проведенных опытов
Среда |
Часть растения |
1 повторность масса (г) |
2 повторность масса (г) |
3 повторность масса (г) |
Дистиллированная вода |
Стебли |
0,062 |
0,07 |
0,127 |
Корни |
0,04 |
0,0445 |
0,077 |
|
Дистиллированная вода + Ni+2 0,001 г/л |
Стебли |
0,225 |
0,232 |
0,065 |
Корни |
0,042 |
0,046 |
~0,011 |
|
Дистиллированная вода + Ni+2 0,01 г/л |
Стебли |
0,041 |
0,039 |
0,047 |
Корни |
<0,01 |
<0,01 |
<0,01 |
|
Питательная среда |
Стебли |
0,229 |
0,224 |
0,227 |
Корни |
0,111 |
0,1 |
0,112 |
|
Питательная среда + Ni+2 0,001 г/л |
Стебли |
0,43 |
0,51 |
0,462 |
Корни |
0,031 |
0,031 |
0,029 |
|
Питательная среда + Ni+2 0,01 г/л |
Стебли |
0,203 |
0,181 |
0,164 |
Корни |
0,034 |
0,031 |
0,033 |
|
Питательная среда + Ni+2 0,1 г/л |
Стебли |
0,069 |
0,076 |
0,076 |
Корни |
~0,007 |
~0,01 |
~0,01 |
На различных гидропонных средах рожь культурнаярастет по-разному. За контроль в первом опыте я взял выращивание на дистиллированной воде, поскольку в этом случае нет никакого катионно-анионного внешнего воздействия. Все данные, полученные в опытах, были обработаны и проанализированы с помощью диаграмм в программе MicrosoftExsel.
В представленной ниже диаграмме (Рис. 1) я демонстрирую концентрационную зависимость массы стеблей от никеля в опыте с дистиллированной водой.
Рис 1. Зависимость масс стеблей от концентрации никеля
Из диаграммы видно, что 3 опыт с концентрацией никеля 0,001 г/л недостоверен. Такое падение массы я связываю с тем, что, несмотря на стерильность при посадке и обработку ультрафиолетом на семенах в этой повторности появилась плесень, которая не дала нормально развиваться растениям. В дальнейшем я учел этот аспект, и при появлении плесневых грибов останавливал опыт, подвергал все обработке и начинал сначала.
Рис. 2 Плесень на площадке Рис. 3 Микромицеты на опыте
Аналогично изменялась и масса корней в опытах, результаты представлены в диаграмме 2 (Рис 4). Плесневые грибы помешали развитию и стеблей и корней.
Рис 4. Зависимость масс корней от концентрации никеля
В целом, анализируя диаграммы видно, что никель в концентрации 0,001 г/л оказал стимулирующее действие на рост стеблей, но такого эффекта на развитие корней нет. Корни, выращенные на этой концентрации по массе очень близки корням растений, выращенным на дистиллированной воде. Значит никель в этой концентрации не оказывает ни отрицательного ни положительного воздействия на развитие корневой система, но стимулирует рост надземной части. Уже на растениях концентрации 0,01 г/л видно, что рост и надземной и подземной части значительно заторможен, особенно хорошо это наблюдалось по корневой системе.
Рис. 5 Корни на контроле Рис. 6 Корни Ni+2 0,001 г/л Рис. 7 Корни Ni+2 0,01 г/л
На диаграмме 3 (Рис. 8) наглядно видна корреляция массы сухого вещества стеблей и корней.
Рис. 8 Сравнительная диаграмма масс корней и стеблей,
в опыте выращивания на дистиллированной воде
В таблицах и диаграмме нет данных по опыту выращивания на дистиллированной воде с концентрацией 0,1 г/л. Это связано с тем, что массы и стеблей и корней настолько малы, что у меня не было технической возможности их взвесить. В этой концентрации никель полностью заблокировал рост корневой системы, корни остались такого же размера, какого были при посадке. Стебли выросли высотой не более 1,5 см, на некоторых площадках из 10 семян выжили по 2 растения. Из этого опыта я делаю вывод, что при концентрации 0,1 г/л рост ржи культурной невозможен.
В опытах на питательной среде результаты отличаются значительно. Не зря во многих источниках по изучения влияния никеля указывается на его положительное влияние в комплексе с другими элементами [20,22,24].
В представленной ниже диаграмме (Рис. 9) я демонстрирую концентрационную зависимость массы стеблей от никеля в опыте с питательной средой с добавлением никеля, изучаемых концентраций. Контролем в этом опыте служит питательная среда.
Из диаграммы видно, что наибольший урожай мы получили на питательной среде с добавлением никеля в концентрации 0,001 г/л. Второй результат получен на питательной среде, но от результатов опыта с никелем концентрацией 0,01 г/л он отличается незначительно. В случае с питательной средой заметное угнетение роста стеблей, но результат лучше, чем на дистиллированной воде.
Рис. 9 Концентрационная зависимость от никеля масс
стеблей на питательной среде
Результаты сравнительной обработки масс корней представлены в диаграмме 6 (Рис. 10).
Рис. 10. Зависимость масс корней Secalecereale
от концентрации никеля на питательной среде
Из диаграммы наглядно видно, что максимальная масса корней получена на контроле – питательной среде, а максимальная масса стеблей была на питательной среде с никелем 0,001 г/л. Это подтверждает литературные сведения о том, что никель накапливается в корневой системе, а надземная часть до определенной концентрации развивается хорошо [9]. При этом интересен тот факт, что результат по массе корней на концентрациях 0,001 г/л и 0,01 г/л отличаются незначительно, а массы стеблей отличаются фактически в два раза, если учитывать средние показатели (Рис. 11-12).
Рис. 11 Процентное соотношение масс Рис. 12 Процентное соотношение масс стеблей
корней на питательной среде на питательной среде
Видно, что в опыте на питательной среде концентрация в 0,1 г/л не оказала на рост Secalecerealeтакого губительного действия, как на дистиллированной воде. В целом, полученные результаты близки к литературным данным по пшенице культурной [23].
Рис. 13 Сравнение интенсивности роста Рис. 14 Сравнение интенсивности роста
Ni+20,1 г/л и 0,01 г/л контроль и Ni+20,1 г/л
В ходе исследования все этапы работы фотодокументировал, заполнял полевой дневник, все высушенные образцы стеблей и корней подписывал, и приклеивал под файл, для подтверждения полученных результатов.
Рис. 15 Посадка на питательной среде Рис. 16 Рост на питательной среде
Результаты проведенных опытов для меня не всегда были ожидаемы, например я не думал о том, что угнетение роста корней будет настолько значительным по сравнению с ростом стеблей. Меня удивило изменение корневой системы – боковых корней не развивалось, формировались только придаточные корни.
Когда я анализировал полученные результаты, то не мог не сравнить их с результатами аналогичного опыта с медью Васильевой Арины [5]. Результаты в целом схожи, но таких изменений корней, как в опыте с медью мы не наблюдали. Корни не меняли свой цвет, но при этом я заметил такую особенность, что цвет стеблей в опыте с медью был более ярким. Вероятнее всего это связано с тем, что медь участвует в фотосинтезе. Поэтому при увеличении ее концентрации хлоропластов становится больше, соответственно увеличивается интенсивность окраски стебелей. В дальнейшем планирую провести аналогичное исследование на кобальте.
В настоящий момент тяжелые металлы оказывают значительное воздействие на биосферу. Я выяснил, как будет влиять никель на рост и развитие ржи культурной в условиях пассивной гидропоники на дистиллированной воде и питательной среде «Биогумус». Мной были приготовлены 3 концентрации: 0,001 г/л, 0,01 г/л и 0,1 г/л гидросульфата никеля, предварительно был осуществлен расчет концентраций катионов.
По результатам выполненной работы я сделал следующие выводы:
Проведя анализ литературы, я выяснил, что никель оказывает угнетающее действие на рост корней, в связи с накоплением в перфорациях сосудов ксилемы. Угнетающее действие на рост стеблей наблюдается только в высоких концентрациях;
В период с 15 мая 2018 года вырастил три повторности ржи культурной на дистиллированной воде, как контроле и с добавлением никеля,0,001 г/л, 0,01 г/л и 0,1 г/л;
В период с июня по сентябрь 2018 года вырастил три повторности на питательной среде, как на контроле и с добавлением никеля,0,001 г/л, 0,01 г/л и 0,1 г/л;
Наибольшее отрицательное влияние на рост ржи культурной оказала концентрация 0,1 г/л на дистиллированной воде – был полностью блокирован рост корневой системы, сильно угнетен рост побегов. Наиболее благоприятной для роста стала концентрация 0,001 г/л на питательной среде. Результаты соответствуют литературным данным по влиянию никеля на пшеницу.
В ходе участия в конференции «Актуальные вопросы городского строительства, архитектуры и дизайна в курортных городах» я получил ценные рекомендации от специалистов в этой области, мне предложили в дальнейшем постараться применить полученные знания на практике, для нахождения способов утилизации никеля на объектах строительства.
Работа будет продолжена в этом направлении.
Список литературы
Губернский, Ю. Д. Чтобы стройматериалы были безопасными/ Ю. Д. Губернский, Н. В. Калинина // Санэпидконтроль. – 2012.- №6.- С. 43-47
Садовский В. В. Производственные технологии: учебник / В. В. Садовский – Минск: БГЭУ, 2008. – 431 с.
Демченко, Н.П. Влияние никеля на рост, пролиферацию и дифференциацию корневой системы проростков Triticumaestivum / Н. П. Демченко, И. Б. Калимова, К.Н. Демченко // Физиология растений. -2005. - №2. – С. 250-258
Косицын, Н. В. Действие тяжелых металлов на растения и механизмы металлоустойчивости / Н. В. Косицын, Н. В. Алексеева-Попова // Растения в экстремальных условиях минерального питания. – 1983. - №5. – С. 5-22
Васильева А. А. Влияние катионов меди на рост и развитие Secalecerealeв условиях пассивной гидропоники. Изучение гидропонных субстратов. // Наука XXI века. – 2017. - №1. – С. 30-33
Курамшина, З. М. Повышение толерантности культурных растений инокулированных эндофитными штаммами Bacillussubtilis, к действию тяжелых металлов / З. М. Курамшина, Ю. В. Смирнова, Р. М. Хайруллин // Современные проблемы науки и образования -2016 г. -№ 6. – С. 60-73
Лебедев, С. В. Оценка содержания тяжелых металлов в зерновых культурах Оренбургской области / С. В. Лебедев, Е. В. Сальникова, Г. Б. Родионова и др. // Проблемы экологии Южного Урала. -2011 г. - №12. - С. 407-409
Виды растений- гипераккумуляторов [электронный ресурс] / Все об агрохимии – Режим доступа: http://agrohimija24.ru/mikroelementy/2084-vidy-rasteniy-giperakkumulyatorov.html, свободный. (Дата обращения: 18.11.2018 г.)
Серегин, И. В. Роль тканей корня и побега в транспорте и накоплении кадмия, свинца, никеля и стронция / И. В. Серегин, А. Д. Кожевникова // Физиология растений. – 2008 г. - №55. – С. 3-26
Фирсов, И. П. Технология растениеводства (Учебник для студентов высш. учеб. заведений) / И. П. Фирсов, А. М. Соловьев, М. Ф. Трифонова – М.: Колос С, 2005. – 472 с.
Губанов, И. А. Рожь посевная. Иллюстрированный определитель растений Средней России в 2-х томах / И. А. Губанов, К.В. Киселева, В. С. Новиков, В. Н. Тихомиров – М.: Наука, 2002. – 300 с.
Серегин, И. В. Устойчивость и способность к накоплению никеля и цинка / И. В. Серегин, Н. Т. Эрлих, А. Д. Кожевникова //Физиология растений. – 2014 г. - №61. – С.224-234
Грошев И.В. Эколого-геохимическая оценка биологических ресурсов степных ландшафтов южного урала (в пределах Оренбургской области) / И. В. Грошев // Симпозиум VII. – 2015 г. – С. 100-118
Кучеренко, В. Д. Микроэлементы в степной и солонцово солончаковой растительности Оренбургской области / В. Д. Кучеренко, В. Б. Черняхов // Почвы Южного Урала и Поволжья. – 1964 г. - №4. – С. 101-115
Экспертно - аналитический центр агробизнеса «АБ - Центр» [электронный ресурс] – Режим доступа: www.ab-centre.ru, свободный. (Дата обращения: 15.09.2018)
Чесноков, В. А. Выращивание растений без почвы/ В. А. Чесноков, Е.Н. Базырина, Т.М. Бушуева, Н. Л. Ильинская. – Л.: Издательство ленинградского университета, 1960. – 169 с.
Зальцер Э. Гидропоника для любителей/ пер. с нем. М. П. Чумакова. – М.: Колос, 1965. – 158 с.
Таланова, В. В. Влияние возрастающих концентраций тяжелых металлов на рост проростков ячменя и пшеницы / В. В. Таланова, А. Ф. Титов, А. Ф. Боева //Физиология растений. - 2001. - №.1. – С. 119-123
Серегин, И. В. Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы / И. В. Серегин, А. Д. Кожевникова, Е. М. Козюмина // Физиология растений. – 2003.- №5. – С. 793-800
МУ 2.1.674-97 Санитарно-гигиеническая оценка стройматериалов с добавлением промотходов. – М.: Минздрав России. 1997. – 40 с.
Лукутцова Н. П. Наномодифицирующие добавки в бетон / Н. П. Лукутцова // Строительные материалы. – 2010. - №9. – С. 101-104
Иванов, Б. Н. Влияние микроудобрений на ассоциативную азотфиксацию и продуктивность яровой пшеницы / Б. Н. Иванов, С. С. Куликов и др. // Агрохимия. 2010. - №9. – С. 72-76
Юркевич, В. М. Реакция сельскохозяйственных растений на присутствие тяжелых металлов в среде / В. М. Юркевич, Н.В. Кабанова, А. И. Соколик, В. М. Юрин // Физиология растений. – 2011. - №6 – С. 39-46
Бакланов И.А. Сравнительный анализ анатомического строения корня и тканевого распределения никеля в растениях-гипераккумуляторах / И. а. Бакланов // Труды Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – М.: МАКС Пресс, 2009. – С. 223-224
Бакланов, И. А. Особенности распределения Niв растениях гипераккумуляторах / И. А. Бакланов // Наука XXIвека. 2011. – С. 414-415
Приложение 1
Методика выполнения эксперимента
Рис. 17 Взвешивание соли Рис. 18 Подготовка установки
Рис. 19 Посадка семян Рис. 20 Посадка на установки
Рис. 21 Готовая установка Рис. 22 Контроль 15.08
Приложение 2
Методика выполнения эксперимента
Рис. 23 Опыты на подоконнике Рис. 24 Наблюдения за ростом
Рис. 25 Контроль за уровнем раствора Рис. 26 Сбор урожая
Рис. 27 Сравнение опытов Рис. 28 Урожай
Приложение 3
Таблица 2. 1 повторность на дистиллированной воде 23.07.18-14.08.18
Дистиллированная вода |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,07 |
0,04 |
Пробная площадка 2 |
0,06 |
0,05 |
Пробная площадка 3 |
0,07 |
0,03 |
Пробная площадка 4 |
0,10 |
0,07 |
Пробная площадка 5 |
0,04 |
0,01 |
Пробная площадка 6 |
0,07 |
0,07 |
Пробная площадка 7 |
0,04 |
0,02 |
Пробная площадка 8 |
0,02 |
0,01 |
Пробная площадка 9 |
0,06 |
0,05 |
Пробная площадка 10 |
0,09 |
0,05 |
Арифметическое среднее |
0,062 |
0,04 |
Таблица 3. 2 повторность на дистиллированной воде 23.07.18-14.08.18
Дистиллированная вода |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,09 |
0,05 |
Пробная площадка 2 |
0,05 |
0,03 |
Пробная площадка 3 |
0,03 |
0,015 |
Пробная площадка 4 |
0,06 |
0,04 |
Пробная площадка 5 |
0,08 |
0,05 |
Пробная площадка 6 |
0,07 |
0,06 |
Пробная площадка 7 |
0,04 |
0,02 |
Пробная площадка 8 |
0,11 |
0,07 |
Пробная площадка 9 |
0,04 |
0,03 |
Пробная площадка 10 |
0,13 |
0,08 |
Арифметическое среднее |
0,07 |
0,0445 |
Приложение 4
Таблица 4. 3 повторность на дистиллированной воде 15.08.18-04.09.18
Дистиллированная вода |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,14 |
0,09 |
Пробная площадка 2 |
0,13 |
0,07 |
Пробная площадка 3 |
0,12 |
0,08 |
Пробная площадка 4 |
0,13 |
0,09 |
Пробная площадка 5 |
0,12 |
0,08 |
Пробная площадка 6 |
0,12 |
0,06 |
Пробная площадка 7 |
0,14 |
0,09 |
Пробная площадка 8 |
0,13 |
0,07 |
Пробная площадка 9 |
0,10 |
0,04 |
Пробная площадка 10 |
0,14 |
0,10 |
Арифметическое среднее |
0,127 |
0,077 |
Таблица 5.1 повторность на дистиллированной воде
с Ni+2 (0,001 г/л) 08.05.18-28.05.18
Дистиллированная вода + Ni+2 (0,001 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,29 |
0,07 |
Пробная площадка 2 |
0,08 |
0,01 |
Пробная площадка 3 |
0,21 |
0,05 |
Пробная площадка 4 |
0,17 |
0,05 |
Пробная площадка 5 |
0,26 |
0,06 |
Пробная площадка 6 |
0,35 |
0,03 |
Пробная площадка 7 |
0,21 |
0,03 |
Пробная площадка 8 |
0,21 |
0,04 |
Пробная площадка 9 |
0,23 |
0,04 |
Пробная площадка 10 |
0,24 |
0,04 |
Арифметическое среднее |
0,225 |
0,042 |
Приложение 5
Таблица 6. 2 повторность на дистиллированной воде
с Ni+2 (0,001 г/л) 08.05.18-28.05.18
Дистиллированная вода + Ni+2 (0,001 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,27 |
0,04 |
Пробная площадка 2 |
0,22 |
0,05 |
Пробная площадка 3 |
0,20 |
0,03 |
Пробная площадка 4 |
0,24 |
0,04 |
Пробная площадка 5 |
0,23 |
0,04 |
Пробная площадка 6 |
0,19 |
0,04 |
Пробная площадка 7 |
0,30 |
0,07 |
Пробная площадка 8 |
0,11 |
0,03 |
Пробная площадка 9 |
0,29 |
0,06 |
Пробная площадка 10 |
0,27 |
0,06 |
Арифметическое среднее |
0,232 |
0,046 |
Таблица 7. 3повторность на дистиллированной воде
с Ni+2 (0,001 г/л) 16.08.18-05.09.18
Дистиллированная вода + Ni+2 (0,001 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,06 |
<0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,07 |
0,02 |
Пробная площадка 3 |
0,06 |
<0,01 |
Пробная площадка 4 |
0,07 |
<0,01 |
Пробная площадка 5 |
0,08 |
<0,01 |
Пробная площадка 6 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,08 |
<0,01 |
Пробная площадка 8 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 9 |
0,08 |
<0,01 |
Пробная площадка 10 |
0,05 |
<0,01 |
Арифметическое среднее |
0,065 |
<0,011 |
Приложение 6
Таблица 8. 1 повторность на дистиллированной воде
с Ni+2 (0,01 г/л) 15.08 – 14.09
Дистиллированная вода + Ni+2 (0,01 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,04 |
< 0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,05 |
< 0,01 |
Пробная площадка 3 |
0,01 |
< 0,01 |
Пробная площадка 4 |
0,05 |
< 0,01 |
Пробная площадка 5 |
0,03 |
< 0,01 |
Пробная площадка 6 |
0,06 |
< 0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,03 |
< 0,01 |
Пробная площадка 8 |
0,05 |
< 0,01 |
Пробная площадка 9 |
0,04 |
< 0,01 |
Пробная площадка 10 |
0,05 |
< 0,01 |
Арифметическое среднее |
0,041 |
< 0,01 |
Таблица 9. 2 повторность на дистиллированной воде
с Ni+2 (0,01 г/л) 15.08 – 14.09
Дистиллированная вода + Ni+2 (0,01 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,03 |
<0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,05 |
0,02 |
Пробная площадка 3 |
0,03 |
<0,01 |
Пробная площадка 4 |
0,04 |
<0,01 |
Пробная площадка 5 |
0,03 |
<0,01 |
Пробная площадка 6 |
0,03 |
<0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,04 |
<0,01 |
Пробная площадка 8 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 9 |
0,03 |
<0,01 |
Пробная площадка 10 |
0,04 |
<0,01 |
Арифметическое среднее |
0,039 |
<0,01 |
Приложение 7
Таблица 10. 3 повторность на дистиллированной воде
с Ni+2 (0,01 г/л) 16.08.18-05.09.18
Дистиллированная вода + Ni+2 (0,001 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,06 |
0,01 |
Пробная площадка 3 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 4 |
0,04 |
<0,01 |
Пробная площадка 5 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 6 |
0,03 |
<0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,04 |
<0,01 |
Пробная площадка 8 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 9 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 10 |
0,05 |
<0,01 |
Арифметическое среднее |
0,047 |
<0,01 |
Таблица 11. 1 повторность на питательной среде
Питательная среда |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,21 |
0,08 |
Пробная площадка 2 |
0,21 |
0,09 |
Пробная площадка 3 |
0,16 |
0,09 |
Пробная площадка 4 |
0,18 |
0,09 |
Пробная площадка 5 |
0,21 |
0,1 |
Пробная площадка 6 |
0,23 |
0,12 |
Пробная площадка 7 |
0,25 |
0,14 |
Пробная площадка 8 |
0,27 |
0,14 |
Пробная площадка 9 |
0,3 |
0,13 |
Пробная площадка 10 |
0,27 |
0,13 |
Арифметическое среднее |
0,229 |
0,111 |
Приложение 8
Таблица 12. 2 повторность на питательной среде
Питательная среда |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,19 |
0,07 |
Пробная площадка 2 |
0,23 |
0,09 |
Пробная площадка 3 |
0,17 |
0,07 |
Пробная площадка 4 |
0,21 |
0,08 |
Пробная площадка 5 |
0,18 |
0,08 |
Пробная площадка 6 |
0,23 |
0,11 |
Пробная площадка 7 |
0,23 |
0,12 |
Пробная площадка 8 |
0,23 |
0,11 |
Пробная площадка 9 |
0,28 |
0,14 |
Пробная площадка 10 |
0,29 |
0,13 |
Арифметическое среднее |
0,224 |
0,1 |
Таблица 13. 3 повторность на питательной среде
Питательная среда |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,23 |
0,12 |
Пробная площадка 2 |
0,22 |
0,12 |
Пробная площадка 3 |
0,18 |
0,09 |
Пробная площадка 4 |
0,18 |
0,08 |
Пробная площадка 5 |
0,24 |
0,1 |
Пробная площадка 6 |
0,22 |
0,12 |
Пробная площадка 7 |
0,24 |
0,13 |
Пробная площадка 8 |
0,22 |
0,12 |
Пробная площадка 9 |
0,29 |
0,14 |
Пробная площадка 10 |
0,25 |
0,1 |
Арифметическое среднее |
0,227 |
0, 112 |
Приложение 9
Таблица 14. 1 повторность на питательной среде с Ni+2 (0,001 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,001 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,44 |
0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,33 |
0,03 |
Пробная площадка 3 |
0,52 |
0,02 |
Пробная площадка 4 |
0,52 |
0,05 |
Пробная площадка 5 |
0,4 |
0,05 |
Пробная площадка 6 |
0,36 |
0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,47 |
0,02 |
Пробная площадка 8 |
0,57 |
0,04 |
Пробная площадка 9 |
0,32 |
0,03 |
Пробная площадка 10 |
0,37 |
0,03 |
Арифметическое среднее |
0,43 |
0,031 |
Таблица 15. 2 повторность на питательной среде с Ni+2 (0,001 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,001 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,39 |
0,02 |
Пробная площадка 2 |
0,48 |
0,02 |
Пробная площадка 3 |
0,54 |
0,02 |
Пробная площадка 4 |
0,56 |
0,04 |
Пробная площадка 5 |
0,48 |
0,04 |
Пробная площадка 6 |
0,56 |
0,03 |
Пробная площадка 7 |
0,57 |
0,02 |
Пробная площадка 8 |
0,53 |
0,03 |
Пробная площадка 9 |
0,52 |
0,05 |
Пробная площадка 10 |
0,47 |
0,04 |
Арифметическое среднее |
0,51 |
0,031 |
Приложение 10
Таблица 16. 3 повторность на питательной среде с Ni+2 (0,001 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,001 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,41 |
0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,43 |
0,02 |
Пробная площадка 3 |
0,50 |
0,04 |
Пробная площадка 4 |
0,47 |
0,03 |
Пробная площадка 5 |
0,49 |
0,03 |
Пробная площадка 6 |
0,38 |
0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,58 |
0,05 |
Пробная площадка 8 |
0,53 |
0,05 |
Пробная площадка 9 |
0,42 |
0,03 |
Пробная площадка 10 |
0,41 |
0,02 |
Арифметическое среднее |
0,462 |
0,029 |
Таблица 17. 1 повторность на питательной среде с Ni+2 (0,01 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,01 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,12 |
0,03 |
Пробная площадка 2 |
0,16 |
0,03 |
Пробная площадка 3 |
0,16 |
0,03 |
Пробная площадка 4 |
0,07 |
0,03 |
Пробная площадка 5 |
0,18 |
0,04 |
Пробная площадка 6 |
0,23 |
0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,25 |
0,05 |
Пробная площадка 8 |
0,27 |
0,04 |
Пробная площадка 9 |
0,31 |
0,03 |
Пробная площадка 10 |
0,28 |
0,05 |
Арифметическое среднее |
0,203 |
0,034 |
Приложение 11
Таблица 18. 2 повторность на питательной среде
с Ni+2 (0,01 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,01 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,2 |
0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,2 |
0,03 |
Пробная площадка 3 |
0,08 |
0,02 |
Пробная площадка 4 |
0,21 |
0,05 |
Пробная площадка 5 |
0,19 |
0,05 |
Пробная площадка 6 |
0,19 |
0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,14 |
0,02 |
Пробная площадка 8 |
0,2 |
0,04 |
Пробная площадка 9 |
0,12 |
0,03 |
Пробная площадка 10 |
0,28 |
0,03 |
Арифметическое среднее |
0,181 |
0,031 |
Таблица 19.3повторность на питательной среде
с Ni+2 (0,01 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,01 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,23 |
0,05 |
Пробная площадка 2 |
0,18 |
0,04 |
Пробная площадка 3 |
0,18 |
0,03 |
Пробная площадка 4 |
0,12 |
0,02 |
Пробная площадка 5 |
0,16 |
0,03 |
Пробная площадка 6 |
0,12 |
0,01 |
Пробная площадка 7 |
0,2 |
0,05 |
Пробная площадка 8 |
0,17 |
0,06 |
Пробная площадка 9 |
0,1 |
0,01 |
Пробная площадка 10 |
0,18 |
0,03 |
Арифметическое среднее |
0,164 |
0,033 |
Приложение 12
Таблица 20. 1 повторность на питательной среде
с Ni+2 (0,1 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,1 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,08 |
0,01 |
Пробная площадка 3 |
0,09 |
0,015 |
Пробная площадка 4 |
0,06 |
0,01 |
Пробная площадка 5 |
0,05 |
<0,01 |
Пробная площадка 6 |
0,08 |
0,012 |
Пробная площадка 7 |
0,06 |
<0,01 |
Пробная площадка 8 |
0,07 |
<0,01 |
Пробная площадка 9 |
0,09 |
0,013 |
Пробная площадка 10 |
0,06 |
<0,01 |
Арифметическое среднее |
0,069 |
~0,007 |
Таблица 21. 2 повторность на питательной среде
с Ni+2 (0,1 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,1 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,07 |
0,01 |
Пробная площадка 2 |
0,07 |
0,01 |
Пробная площадка 3 |
0,08 |
0,012 |
Пробная площадка 4 |
0,07 |
0,01 |
Пробная площадка 5 |
0,08 |
0,012 |
Пробная площадка 6 |
0,09 |
0,014 |
Пробная площадка 7 |
0,08 |
0,014 |
Пробная площадка 8 |
0,07 |
<0,01 |
Пробная площадка 9 |
0,08 |
0,012 |
Пробная площадка 10 |
0,07 |
<0,01 |
Арифметическое среднее |
0,076 |
~0,01 |
Приложение 13
Таблица 22. 3 повторность на питательной среде
с Ni+2 (0,1 г/л)
Питательная среда + Ni+2 (0,1 г/л) |
Масса побегов |
Масса корней |
Пробная площадка 1 |
0,09 |
0,015 |
Пробная площадка 2 |
0,08 |
0,01 |
Пробная площадка 3 |
0,08 |
0,012 |
Пробная площадка 4 |
0,06 |
0,01 |
Пробная площадка 5 |
0,07 |
0,01 |
Пробная площадка 6 |
0,09 |
0,015 |
Пробная площадка 7 |
0,08 |
0,014 |
Пробная площадка 8 |
0,07 |
<0,01 |
Пробная площадка 9 |
0,07 |
<0,01 |
Пробная площадка 10 |
0,07 |
<0,01 |
Арифметическое среднее |
0,076 |
~0,01 |