ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2020, № 1, С. 76-86


ВЛИЯНИЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО АЛЮМОСОДЕРЖАЩЕГО СУБСТРАТА НА РОСТ И МИКОРИЗООБРАЗОВАНИЕ СЕЯНЦЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
А. В. Егорова1, Н. П. Чернобровкина1, Е. В. Робонен1, Л. А. Савельев1, М. И. Зайцева2, А. Н. Терновой3
1Институт леса КарНЦ РАН
Россия, 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11
2Петрозаводский государственный университет
Россия, 185910 Петрозаводск, пр-т. Ленина, 33
3Институт геологии КарНЦ РАН
Россия, 185910 Петрозаводск, ул. Пушкинская, 11
E-mail: egorova@krc.karelia.ru


Поступила в редакцию 12.09.2018 г.
Исследовали влияние органоминерального алюмосодержащего водопроводного осадка (ВПО) водоочистных сооружений г. Петрозаводска в качестве компонента контейнерного торфяного субстрата на рост, микоризообразование и локализацию алюминия, фосфора в эктомикоризе и органах сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Объемная доля осадка в субстрате составляла по вариантам опыта от 0 (контроль) до 100%. При дозе 60% происходило увеличение биометрических показателей сеянцев по сравнению с контролем: длина корня и масса надземной части повышались в 1.3 раза, масса корня – в 2.5 раза, отмечалось появление коралловидной формы микоризы. Энергодисперсионный рентгеноспектральный микроанализ показал при этой дозе ВПО значительное повышение по сравнению с контролем содержания алюминия в корнях и микоризе, фосфора – в простой форме микоризы сеянцев при снижении в органах. Интенсивный рост сеянцев этого варианта свидетельствовал об их устойчивости к высоким концентрациям алюминия в субстрате. ВПО, имеющий слабокислую реакцию, повышал рН полученных вариантов смесей до значений, оптимальных для сеянцев сосны обыкновенной. Торфяные субстраты с объемной долей осадка свыше 60% не соответствовали требованиям технологии контейнерного малообъемного выращивания по агрофизическим свойствам, что, вероятно, обусловливало понижение стимулирующего эффекта, до ингибирования.
Ключевые слова: Pinus sylvestris, сеянцы, микориза, водопроводный осадок водоочистных сооружений, контейнерный торфяной субстрат, алюминий, фосфор.
Исследование выполнено в рамках Государственного задания Института леса КарНЦ РАН на 2018 г.
DOI: 10.31857/S0024114820010040


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Амосова Н.В., Николаева О.Н., Сынзыныс Б.И. Механизмы алюмотолерантности у культурных растений // Сельскохозяйственная биология. 2007. № 1. С. 36–42.

  • Артемкина Н.А., Орлова М.А., Лукина Н.В. Химический состав хвои Juniperus sibirica (Cupressaceae) в экотоне лес – тундра (Хибинские горы) // Экология. 2016. № 4. С. 243–250.

  • Барышников Г.Я., Копытков В.В. Выращивание сеянцев хвойных пород с высокой степенью микоризности корней // Вестник Алтайского гос. аграрного университета. 2015. № 5 (127). С. 76–80.

  • Демаков Ю.П., Швецов С.М., Майшанова М.И. Изменение зольного состава хвои, коры и древесины сосны в зоне выбросов завода силикатного кирпича // Вестник Поволжского гос. технологического университета. 2012. № 1. С. 85–95.

  • Егорова А.В., Чернобровкина Н.П., Робонен Е.В. Влияние хвойного препарата на рост и элементный состав сеянцев Pinus sylvestris L. в условиях лесного питомника // Химия растительного сырья. 2017. № 2. С. 171–180. DOI: 10.14258/jcprm.2017021720.

  • Зайцева М.И., Робонен Е.В., Чернобровкина Н.П. Использование порубочных остатков для приготовления торфяных субстратов при выращивании сеянцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой //Вестник Московского гос. университета леса – Лесной вестник. 2010. № 1. C. 4–8.

  • Копытков В.В., Коновалов В.Н. Лесоводственная эффективность применения коровых компостов при выращивании сеянцев хвойных пород // Arctic Evironmental Research. 2015.  № 2. С. 56–64.

  • Робонен Е.В., Зайцева М.И., Чернобровкина Н.П., Чернышенко О.В., Васильев С.Б. Опыт разработки и использования контейнерных субстратов для лесных питомников. Альтернативы торфу // Resources & Technology. 2015. Т. 12. № 1. С. 47–76.

  • Савельев Л.А. Эктомикоризы берез в условиях города в средней подзоне тайги // Научная жизнь. 2018. № 5. C. 67–79.

  • Селиванов И.А. Микосимбиотрофизм как форма консортивных связей в растительном покрове Советского Союза. М.: Наука, 1981. 232 с.

  • Степанов С.А., Зайцева М.И. Выращивание и использование посадочного материала с закрытой корневой системой: Учеб. пособие. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2016. 31 с.

  • Тебенькова Д.Н., Лукина Н.В., Воробьев Р.А., Орлова М.А. Всхожесть семян и биометрические показатели сеянцев на субстратах из твердых отходов целлюлозно-бумажной промышленности // Лесоведение. 2014. № 6. С. 31–40.

  • Тебенькова Д.Н., Лукина Н.В., Орлова М.А, Гагарин Ю.Н. Оценка потенциала использования биосубстратов из твердых отходов целлюлозно-бумажной промышленности для лесовыращивания // Лесоведение. 2017. № 4. С. 270–283.

  • Толпешта И.И., Соколова Т.А. Подвижные соединения алюминия в почвах катен южной тайги (на примере почв Центрально-Лесного заповедника) // Почвоведение. 2010. № 8. C. 956–968.

  • Чернобровкина Н.П., Чернышенко О.В., Егорова А.В., Зайцева М.И., Робонен Е.В. Современные технологии выращивания посадочного материала хвойных пород и пути их совершенствования // Вестник Московского гос. университета леса – Лесной вестник. 2016. № 6. С. 6–14.

  • Широких И.Г., Ашихмина Т.Я. Повышение толерантности растений к алюминию на кислых почвах методами биотехнологии (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2016. № 2. С. 12–19.

  • Шубин В.И. Особенности организации макромицетов-симбиотрофов в лесных экосистемах // Грибные сообщества лесных экосистем. Материалы координационных исследований. М.; Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. Т. 2. С. 272–286.

  • Янин Е.П. Осадок водопроводных станций (состав, обработка, утилизация) // Экологическая экспертиза. 2010. № 5. C. 3–45.

  • Ahmad M.S.A., Ashraf M., Tabassam Q., Hussain M., Firdous H. Lead (Pb)-induced regulation of growth, photosynthesis, and mineral nutrition in maize (Zea mays L.) plants at early growth stages // Biological Trace Element Research. 2011. V. 144. P. 1229–1239.

  • Ahonen-Jonnarth U., Van H.P., Lundstrom U., Finlay R. Organic acids produced by mycorrhizal Pinus sylvestris exposed to elevated aluminum and heavy metal concentrations // New Phytologist. 2000. V. 146. P. 557–567.

  • Bhalerao S.A., Prabhu D.V. Aluminium Toxicity in Plants–A Review // Journal of Applicable Chemistry. 2013. V. 2. № 3. P. 447–474.

  • Bhattacharjee S., Zhao Y.H., Hill J.M., Percy M.E., Lukiw W.J. Aluminium and its potential contribution to Alzheimer’s disease (AD) // Front Aging Neurosci. 2014. V. 6. № 62. P. 1–3.

  • Bohne H. Growth of nursery crops in peat- reduced and in peat-free substrates // Acta Horticulturae. 2004. V. 644. P. 103–106.

  • Bose J., Babourina O., Rengel Z. Role of magnesium in alleviation of aluminium toxicity in plants // Journal of Experimental Botany. 2011. V. 62. № 7. P. 2251–2264.

  • Brunner I., Frey B. Detection and localization of aluminum and heavy metals in ectomycorrhizal Norway spruce seedlings // Environmental Pollution. 2000. V. 108. P. 121–128.

  • Brunner I., Sperisen C. Aluminum exclusion and aluminum tolerance in woody plants // Frontiers in Plant Science. 2013. V. 4. P. 1–12.

  • Bucking H., Kuhn A., Schroder W., Heyser W. The fungal sheath of ectomycorrhizal pine roots: an apoplastic barrier for the 2 entry of calcium, magnesium, and potassium into the root cortex? // Journal of Experimental Botany. 2002. V. 53. P. 1659–1669.

  • Dassanayakea K.B., Jayasinghea G.Y., Surapanenic A., Hetherington C. A review on alum sludge reuse with special reference to agricultural applications and future challenges // Waste Management. 2015. V. 38. № 1. Р. 321–335.

  • Exley C. The coordination chemistry of aluminium in neurodegenerative disease // Coord Chem Rev. 2012. V. 256. P. 2142–2146. DOI:10.1016/j.ccr.2012.02.020

  • Fields J.S., Fonteno W.C., Jackson B.E. Hydrophysical properties, moisture retention, and drainage profiles of wood and traditional components for greenhouse. Substrates // HortScience. 2014. V. 49. № 6. P. 827–832.

  • Gupta N., Gaurav S.S., Kumar A. Molecular basis of aluminium toxicity in plants: A review // American Journal of Plant Sciences. 2013. V. 4. P. 21–37.

  • Heim A., Luster J., Brunner I., Frey B., Frossard E. Effects of aluminum treatment on Norway spruce roots: Aluminum binding forms, element distribution, and release of organic substances // Plant & Soil. 2000. V. 216. P. 103–116.

  • Huang C.F., Yamaji N., Ma J.F. Knockout of a bacterial-type atp-binding cassette transporter gene, AtSTAR1, results in increased aluminum sensitivity in Arabidopsis // Plant Physiology. 2010. V. 153. P. 1669–1677.

  • Ibrahim M.M., Mahmoud E.K., Ibrahim D.A. Effects of vermicompost and water treatment residuals on soil physical properties and wheat yield // International Agrophysics. 2015. V. 29. P. 157–164. DOI: 10.1515/intag-2015-0029

  • Jackson B.E., Wright R.D. Pine tree substrate: an alternative and renewable substrate for horticultural crop production // Acta Horticulturae. 2009. V. 819. P. 265–272.

  • Jentschke G., Godbold D. Metal toxicity and ectomycorrhizas // Physiologia Plantarum. 2000. V. 109. P. 107–116.

  • Kim G.J., Lee S.S., Moon H.S., Kang I.M. Land application of alum sludge from water purification plant to acid mineral soil treated with acidic water // Journal of Plant Nutrition & Soil Science. 2002. V. 48. № 1. P. 15–22.

  • Ma J.F., Ryan P.R., Delhaize E. Aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids // Trends in Plant Science. 2001. V. 6. P. 273–278.

  • Moyer-Henry K., Silva I., Macfall J., Johannes E., Allen N., Goldfarb B., Rufty T. Accumulation and localization of aluminium in root tips of loblolly pine seedlings and the associated ectomycorrhiza Pisolithus tinctorius // Plant, Cell & Environment. 2005. V. 28. P. 111–120.

  • Nowak J., Friend A.L. Aluminum sensitivity of loblolly pine and slash pine seedlings grown in solution culture // Tree Physiology. 1995. V. 15. P. 605–609.

  • Nowak J., FriendA.L. Loblolly pine and slash pine responses to acute aluminum and acid exposures // Tree Physiology. 2006. V. 26. Р. 1207–1215.

  • Schier G., McQuattie C. Response of ectomycorrhizal and nonmycorrhizal pitch pine (Pinus rigida) seedlings to nutrient supply and aluminium: Growth and mineral nutrition // Canadian Journal of Forest Research. 1996. V. 26. P. 2145–2152.

  • Schmilewski G. The role of peat in assuring the quality of growing media // Mires & Peat. 2008. V. 3. P. 1–8.

  • Silva I., Smyth T., Moxley D., Carter T., Allen N., Rufty T. Aluminum accumulation of nuclei of cells in the root tip: Fluorescent detection using lumogallion and confocal laser scanning microscopy // Plant Physiology. 2000. V. 123. P. 543–552.

  • Sun Q.B., Shen R.F., Zhao X.Q., Chen R.F., Dong X.Y. Phosphorus enhances Al resistance in Al-resistant Lespedeza bicolor but not in Al-sensitive L. cuneata under relatively high Al stress // Annals of Botany. 2008. V. 102. № 5. P. 795–804.

  • Vanguelova E.I., Hirano Y, Eldhuset T.D., Sas-Paszt L., Bakker M.R., Püttsepp Ü., Brunner I., Lõhmus K., Godbold D. Tree fine root Ca/Al molar ratio – Indicator of Al and acidity stress // Plant Biosystems. 2007. V. 141. № 3. P. 460–480.

  • Wright R.D., Browder J.F., Jackson B.E. Ground pine chips as a substrate for container-grown woody nursery crops // Journal of Environmental Horticulture. 2006. V. 24. P. 181–184.

  • Yang L.T., Jiang H.X., Tang N., Chen L.S. Mechanisms of aluminum-tolerance in two species of citrus: secretion of organic acid anions and immobilization of aluminum by phosphorus in roots // Plant Science. 2011. V. 180. № 3. P. 521–530.