ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ УСТОЙЧИВОСТИ ДЕКОРАТИВНЫХ МНОГОЛЕТНИКОВ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ ВБЛИЗИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ДОРОГ

Цандекова О.Л.¹, Седельникова Л.Л.²

¹ORCID: 0000-0002-9768-3084, Кандидат сельскохозяйственных наук, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук «Институт экологии человека СО РАН», ²ORCID: 0000-0002-1122-2421, Доктор биологических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центральный сибирский ботанический сад СО РАН

ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ УСТОЙЧИВОСТИ ДЕКОРАТИВНЫХ МНОГОЛЕТНИКОВ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ ВБЛИЗИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ ДОРОГ

Аннотация

В статье представлены результаты содержания общего азота и серы в надземных органах травянистых декоративных многолетников, произрастающих вблизи автодорог городской среды г. Бердска Новосибирской области. Проанализированы результаты влияния загрязнения автотранспорта на поглотительную способность листового аппарата у Hemerocallis  hybrida, Iris hybrida, Hosta decorate. Выявлена видовая и сезонная специфика в накоплении серы и азота у декоративных растений. Полученные результаты могут быть использованы в экологическом биотестировании городской среды.

Ключевые слова: Hemerocallis  hybrida, Iris hybrida, Hosta decorate, листовой аппарат, устойчивость, сера, азот, городская среда, Бердск.

Tsandekova O.L.¹, Sedelnikova L.L. ²

¹ORCID: 0000-0002-9768-3084, PhD in Agriculture, Federal state budget scientific institution Federal research center of coal and coal chemistry, Siberian branch of the Russian Academy of Sciences «Institute of human ecology SB RAS», ²ORCID: 0000-0002-1122-2421, PhD in Biology, Central Siberian Botanical Garden of the Siberian Branch of the Russian Academy of Science

STUDYING OF MECHANISMS OF STABILITY OF THE DECORATIVE PERENNIALS GROWING NEAR MOTOR TRANSPORTATION ROADS

Abstract

Results of content of the general nitrogen and sulfur in elevated bodies of the grassy decorative perennials growing near highways of an urban environment of Berdsk of the Novosibirsk region are presented in article. Results of influence of pollution of motor transport on absorbing ability of the sheet device at Hemerocallis hybrida, by Iris hybrida, Hosta decorate are analysed. Specific and seasonal specifics in accumulation of sulfur and nitrogen at ornamental plants are revealed. The received results can be used in ecological biotesting of an urban environment.

Keywords: Hemerocallis  hybrida, Iris hybrida, Hosta decorate, sheet device, stability, sulfur, nitrogen, urban environment, Berdsk.

С увеличением автотранспортной нагрузки городов Сибири становится актуальным вопрос озеленения придорожных территорий, в том числе и в Новосибирской области. Одним из крупных промышленных и курортных городов, расположенный вблизи Обского водохранилища, является г. Бердск, которому в 2016 году исполняется 300 лет. Сохранение и увеличение жизненного состояния города является одной из важных задач его современного градостроительства. Декоративные виды растений выполняют  аккумулирующую роль к загрязнителям автотранспортных дорог, но они  незначительно используются в озеленении городских территорий данного региона [1, 2]. Недостаточно изучены механизмы устойчивости декоративных многолетников к воздействию техногенной среды и их состояние в городских условиях. В связи с этим, возникает необходимость проведения экологического мониторинга, путем биотестирования растениями, за поступлением и распределением химических загрязнений выбросами автотранспорта в условиях г. Бердска.

Цель работы: Изучение механизмов устойчивости декоративных многолетников, произрастающих вблизи автотранспортных дорог г. Бердска Новосибирской области.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований служили  растения пригородной зоны ЦСБС СО РАН, г. Новосибирск – контроль (1) и растения вблизи автомагистрали г. Бердска: ул. Красная Сибирь (2), ул. Ленина (3), ул. Лунная (4), ул. Боровая (5), ул. Рогачева (6). Содержание общего азота и серы определяли по  апробированным методикам [3, 4] в течение вегетации в листьях ириса гибридного – Iris hybrida, лилейника гибридного – Hemerocallis hybrida, хосты Декората – Hosta decorate. Физиолого-биохимические исследования растений проведены на базе ФИЦ УУХ СО РАН Институт экологии человека в лаборатории экологического биомониторинга, г. Кемерово. Всего проведено 576 исследований растительных образцов. Статистическая обработка данных проведена с использованием программ Statistica 6.1 и Microsoft Office Excel 2007.

Результаты исследований и их обсуждение. Анализ проведенных исследований выявил индивидуальные различия у декоративных многолетников в условиях г. Бердска. Установлено, что наибольшее содержание азота (2,17-2,40%) в листьях H. hybrida было в июле по ул. Ленина, ул. Рогачева и ул. Боровая, в августе – по ул. Красная Сибирь и ул. Лунная и превысило контроль в 1,5-2 раза. Причем содержание общего азота у лилейника гибридного в августе возрастало по ул. Красная Сибирь и сохранялось таким же, по сравнению с июнем, по ул. Рогачева (рис. 1). В остальных вариантах оно снижалось в августе и сентябре, по сравнению с июнем. Незначительное повышение в сентябре обнаружено в листьях H. hybrida по ул. Рогачева, однако в июне содержание азота было наименьшим, по сравнению с другими опытными растениями.

В листьях I. hybrida наибольшие показатели накопления общего азота отмечены в июле (2,50-2,65%) по ул. Ленина, ул. Лунная, ул. Рогачева. Снижение концентрации азота в листьях I. hybrida установлены в сентябре, по сравнению с июнем. У растений, произрастающих по ул. Красная Сибирь отмечено повышение этого показателя. Установлено увеличение (в 2 раза) концентрации азота в растительных образцах в августе, понижение – в сентябре.

В листьях H. decorate аккумуляция азота к осени  увеличивалась в придорожных зонах исследуемых городских улиц.  Это хорошо выражено по данным его содержания в листьях с июня по август: по ул. Красная Сибирь (2,62-3,07%), ул. Лунная (3,19-3,47%), ул. Рогачева (2,02-3,22%).

В надземных органах у декоративных многолетников аккумуляция серы меньше в 10-20 раз, чем азота вблизи исследуемых автодорог (рис. 2). Однако в июле показатели серы были наибольшими в листьях H. hybrida (0,180%), также, что и азота, вблизи автодороги по ул. Боровая и ул. Рогачева. В июле в 10 раз больше серы накапливалось в листьях растений по ул. Ленина, а в сентябре понижалось, по сравнению с июлем. Повышение серы в сентябре, по сравнению с июлем, отмечено в листьях H. hybrida по ул. Красная Сибирь и ул. Лунная.

У I. hybrida аккумуляция серы отличалась специфичностью относительно вегетационного периода и фаз развития, а также от места произрастания опытных образцов в цветниках г. Бердска. Так, по отношению к контролю, накопление серы в надземных органах сравнительно больше у опытных растений, особенно к осени в районе ул. Красная Сибирь (0,171%) и ул. Боровая (0,164%). Выявлено, что в период цветения (в июле) в листьях I.

 

Рис. 1 - Аккумуляция азота в листьях травянистых многолетников (средние данные за 2014 год)

 

Рис. 2 - Аккумуляция серы в листьях травянистых многолетников (средние данные за 2014 год)

hybrida концентрация общей серы составляла 0,186-0,231% по ул. Лунная и ул. Рогачева и превышало в 2 раза контроль. Наибольшая накопительная способность отмечена у опытных образцов в августе по ул. Ленина (0,174%).

Сравнительные результаты показали также увеличение накопления серы в растительных образцах в сентябре, особенно, в листьях H. decorate (рис. 2). Наиболее высокие концентрации серы выявлены в листьях многолетников по ул. Рогачева в августе (0,913%). При сравнении механизмов устойчивости исследуемых растений следует отметить, что H. decorate отличалась  лучшей декоративностью в течение всего вегетационного периода, поэтому этот вид следует широко использовать в озеленении городских территорий.

Таким образом, аккумулирующая способность декоративных многолетников в городской среде выше, причем  наибольшее накопление в листьях растений отмечено по накоплению азота (в 10-20 раз). В зоне воздействия выбросов автотранспорта наибольшие концентрации исследуемых веществ выявлены в центральном районе городских автодорог г. Бердска – ул. Красная Сибирь, ул. Ленина, которые характеризуются наибольшим загрязнением окислами азота и диоксидом серы. Вблизи второстепенных дорог тоже отмечена накопительная способность содержания серы и азота, но с изменчивостью по месяцам. Однако накопление общего азота и серы у H. decorate выше в 2-5 раз, в сравнении с H.  hybrida и I. hybrida в городской среде, чем в контроле.

Растения в летний период в городе относительно устойчивы, но менее декоративны по внешнему габитусу. Устойчивость по 5-ти балльной шкале составляла: H. decorate – 4,5 балла, H.  hybrida – 4 балла, I. Hybrid – 3 балла, что свидетельствует о хорошей адаптационной способности данных видов к условиям городской среды и использовании их в озеленении для поддержания декоративного эффекта в период вегетации и цветения в течение всего вегетационного периода. Жизненное состояние данных многолетников в городской среде в среднем составляло 65-85%. Самое высокие показатели наблюдали у H. decorate (78-85%), в контроле (90-95%). Низкие показатели по жизненному состоянию имели растения I. hybrida (48-65%), в контроле (50-70%). Это связано с пожелтением листовой поверхности у I. hybrida после периода цветения и восприимчивостью к грибковым заболеваниям во второй половине вегетационного периода как в контроле, так и опыте.

При сравнении экспериментальных данных по накоплению серы и азота за 2013-2014 гг. нами было установлено, что аккумулирующая способность у исследуемых многолетников к концу вегетационного периода (18.09) увеличивалась. Концентрация общей серы в листьях лилейника гибридного, произрастающего по ул. Красная Сибирь в 2013 году составляла  103%, по ул. Рогачева – 0,012%, в 2014 году – 0,160% и 0,176% соответственно. Концентрация общего азота у этого же вида по ул. Красная Сибирь составляла в 2013 году – 0,55%,  в 2014 году – 1,78%.

Аккумулирующая способность листовой поверхности способствовала, в некоторой степени, очищению и восстановительному балансу городской среды. В связи с этим, широкое использование H.  hybrida, I. hybrida, H. decorate не только во внутриквартальном озеленении, но и вдоль автомобильных дорог, может значительно улучшить благоустройство городских территорий. Широкое исследование механизмов устойчивости цветочно-декоративных растений с помощью постоянного мониторинга городской среды значительно усилит санитарно-гигиеническое состояние одного из старейших городов Новосибирской области.

Выводы

1. Вблизи автомагистральных дорог г. Бердска в листьях декоративных многолетников установлена видоспецифичность в накоплении аккумулирующих веществ: Hosta decorate> Hemerocallis hybrida > Iris hybrida.
2. В условиях городской среды Iris hybrida, Hemerocallis hybrida, Hosta decorate, в большей степени, аккумулируют азот, чем серу. Наибольшие концентрации выявлены в центральном районе городских автодорог г. Бердска.
3. H. decorate характеризовалась наибольшей устойчивостью к факторам городской среды, в сравнении с H. hybrida и I. hybrida. Этот вид может служить в качестве биоиндикатора окружающей среды.

Литература

1. Седельникова Л.Л., Цандекова О.Л. Аккумулирующая способность листьев декоративных растений в городской среде // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2015. – № 7 (129). – С. 80-83.
2. Цандекова О.Л., Седельникова Л.Л. Содержание общего азота в листьях декоративных многолетников в условиях городской среды // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. – 2014. – № 4. – С. 157-161.
3. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. – М.: Колос, 1985. – 255 с.
4. Мочалова А.Д. Спектрометрический метод определения серы в растениях // Сельское хозяйство за рубежом. – 1975. – №4. – С.17-21.

References

1. Sedel'nikova L.L., Tsandekova O. L. Heat-sink ability of leaves of ornamental plants in an urban environment//the Bulletin of the Altai state agricultural university. – 2015. – № 7 (129). – P. 80-83.
2. Tsandekova O. L., Sedel'nikova L.L. Content of the general nitrogen in leaves of decorative perennials in the conditions of an urban environment//the Bulletin of Krasnoyarsk state agricultural university. – 2014. – № 4. – P. 157-161.
3. Pleshkov B. P. Workshop on biochemistry of plants. – M.: Ear, 1985. – 255 p.
4. Mochalova A.D. A spectrometer method of definition of sulfur in plants//Agriculture abroad. – 1975. – № 4. – P. 17-21.