Химический состав солей выделяемых тамариксом (tamarix ramosissima), произрастающим в условиях различного засоления почв | Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Химический состав солей выделяемых тамариксом (tamarix ramosissima), произрастающим в условиях различного засоления почв

Е. В. Шуйская1, М. П. Лебедева2, А. В. Колесников3, Т. И. Борисочкина2, К. Н. Тодерич4

1Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, 127276 Россия, Москва, ул. Ботаническая, 35
2Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 119017 Россия, Москва, Пыжевский пер., 7
3Институт Лесоведения РАН, 143030 Россия, Московская обл., Одинцовский р-н, с. Успенское, ул. Советская, 21 
4Международный центр по развитию сельского хозяйства на засоленных почвах в Центральной Азии и Закавказье, 100000 Узбекистан, Ташкент, ул. Осие, 6А

Виды Tamarix (тамарикс, гребенщик) являются яркими представителями криногалофитов, которые способны дифференцировано накапливать и выделять водорастворимые соли. Проведен сопряженный анализ химического состава легкорастворимых солей в грунтовых водах, водорастворимых солей в солевых корках солончаков, тканях и выцветах (выделениях солей на поверхности веточек) Tamarix ramosissima, произрастающего на участках с различным уровнем засоления. Почвы на изученных участках являются гидроморфными солончаками с мощностью солевых корок 5 и 0.1 см и содержанием токсичных солей 32.4 и 57.6% с сульфатно-натриевым химизмом засоления. Сравнительный анализ содержания изученных анионов и катионов в тканях растений T.ramosissima и на поверхности (в выцветах) показал, что их количество в выцветах по сравнению с тканями существенно (в 3.2–7.7 раз) больше. Выявлена общая закономерность по количественному содержанию изученных катионов и анионов в выцветах T. ramosissima с разных участков, которая представлена следующими рядами: Na> Mg2+ > Ca2+ > K+ и Cl– > SO42–. Обнаружено, что максимальное выделение Na+ и Cl в солевых выцветах не связано с содержанием данных ионов в грунтовых водах. Можно предположить, что содержание Na+, Ca2+, Mg2+ и SO42– в солевых выцветах в определенной степени связано с концентрацией этих катионов в солевых корках изученных солончаков. Установлено, что выделение Cl в процентном соотношении сопоставимо с выделением Na+ и не зависит от содержания хлора в грунтовой воде и солевых корках солончаков. Таким образом, в естественных условиях не наблюдается прямой зависимости между выделением ионов растениями в виде солевых выцветов и химизмом, а также количественным содержанием солей в почве (солевой корке) и в грунтовой воде.

Ключевые слова: солевыделяющий галофит, минерализация, химический состав, грунтовые воды, солевая корка, выцветы.

DOI: 10.19047/0136-1694-2016-82-110-121


THE CHEMICAL COMPOSITION IN THE SALT EXCRETION OF TAMARIX RAMOSISSIMA UNDER CONDITIONS OF DIFFERENT SOIL SALINITY LEVEL

E. V. Shuyskaya1, M. P. Lebedeva2, A. V. Kolesnikov3, T. I. Borisochkina2, K. N. Toderich4

1K.A. Timiryazev Institute of Plant Physiology Russian Academy of Science Botanicheskaya 35, 127276 Moscow, Russia
2V.V. Dokuchaev Soil Science Institute, Pyzhevskii 7, 119017 Moscow, Russia
3Institute of Forest Science, Russian Academy of Sciences (ILAN) Sovetskaya 21, Uspenskoe, 143030 Moscow region, Russia
4International Center for Biosaline Agriculture (ICBA), 100000, Osye st., 6A, Tashkent, Uzbekistan

Being grown on soils with different salinity degree, Tamarix ramosissima as the major representative of crinohalophytes reveals its ability to accumulate and removal the soluble salts. This is evidenced by a conjugated analysis to determine the chemical composition of soluble salts in ground waters, salt crusts, plant tissues and the salt excretion covering the Tamarix ramosissima sprigs. In these studies the soils were represented by hydromorphic solonchaks with salt crusts 5 and 0.1 cm thick and the content of toxic salts accounted for 32.4 and 57.6 respectively. The salinity was sulfate-sodium by nature. Based upon a comparative analysis of definite anions and cations in plant tissues and the salt excretion it seemed possible to notice that their content in salt secreted is higher by 3.2–7.7 times as compared to that in plant tissues. There is much in common in the content of cations and anions in the salt excretion of Tamarix ramosissima that can be presented in the following way: Na> Mg2+ > Ca2+ > K+ и Cl– > SO42–. It has been also established that the maximal removal of Na+ and Cl- in the salt excretion doesn’t connected with the amount of given ions in ground waters. One should be assumed that the content of Na+, Ca2+, Mg2+ и SO42– is associated with the concentration of these cations in salt crusts of the studied solonchaks. It is worthy of note that the Cl- exudation is not dependent on its content in the ground water and salt crust being comparable with Na+exudation. Thus, Tamarix ramosissima grown under natural conditions reveals no direct dependence between the ions exudation by plants in the kind of salt excretion, the chemical composition and the amount of salts in soil (salt crust) and the ground water.

Keywords: salt-exuded halophyte, mineralization, chemical composition, ground water, salt crust, salt excretion.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.    Базилевич Н.И., Чижикова Н.П. Почвы Каракумов, стационар Репетек // Продуктивность растительности аридной зоны Азии. Итоги советских исследований по международной биологической программе 1965–1974 гг. Л.: Наука, 1977. С. 121–124.

2.   Базилевич Н.И., Чепурко Н.Л., Родин Л.Е. Мирошниченко Ю.М. Биогеохимия и продуктивность черносаксаульников Юго-восточных Каракумов // Проблемы освоения пустынь. 1972. № 5. С. 3–8.

3.   Балнокин Ю.В. Ионный гомеостаз и солеустойчивость растений. М.: Наука, 2012. 99с.

4.   Воробьева Л.А. Химический анализ почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 272 с.

5.   Гаель А.Г. О роли растений в почвообразовании в пустыне Каракум, о песчаных почвах и их плодородии // Известия государственного географического общества. 1939. Т. 71. Вып. 8. С. 1105–1128.

6.   Гаель А.Г. Облесение аридных областей Арало-Каспия // Лесное хозяйство. 1975. № 3. С. 2–9.

7.   Гунин П.Д. Экология процессов опустынивания аридных экосистем. М.: ВАСХНИЛ им. В.И. Ленина, 1990. 354 с.

8.   Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности Земного Шара. М.–Л., 1965. 253 с.

9.   Чаховский А.А., Бурова Э.А., Орленок Е.И., Гусарова Л.П. Красивоцветущие кустарники для садов и парков. Мн.: Ураджай, 1988. 144 с.

10. Чижикова Н.П., Лебедева-Верба М.П. Трансформации глинистых минералов почв песчаных пустынь под разными типами саксаульников // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2014. Вып. 76. С. 74–90.

11. Berry W.L. Characteristics of salt secreted by Tamarix aphylla // Am. J. Bot. 1970. V. 57(10). P. 1226–1230.

12. Berry W.L., Thompson W.W. Composition of salt secreted by salt glands of Tamarix aphylla // Canadian J. Botany. 1967. 45. P. 1774–1775.

13.  Carter J.M., Nippert J.B. Leaf-level physiological responses of Tamarix ramosissima to increasing salinity // J. Arid Environments. 2012. V. 77. P. 17–24.

14. Cleverly J.R., Smith S.D., Sala A., Devitt D.A. Invasive capacity of Tamarix ramosissima in a Mojave Desert foodplain: the role of drought // Oecologia. 1997. V. 111. P. 12–18.

15. Ding X., Tian Ch., Zhang Sh., Song J., Zhang F., Mi G., Feng G. Effects of NO3–N on the growth and salinity tolerance of Tamarix laxa Willd // Plant Soil. 2010. V. 331. P. 57–67.

16. Glenn E.P., Nagler P.L., Morino K., Hultine K.R. Phreatophytes under stress: transpiration and stomatal conductance of saltcedar (Tamarix spp.) in a high-salinity environment // Plant Soil. 2013. V. 371. P. 655–672.

17. Kleinkopf G.E., Wallace A. Physiological basis for salt tolerance in Tamarix ramosissima // Plant Sci. Lett. 1974. V. 3. P. 157–163.

18. Ksouri R., Falleh H., Megdiche W., Trabelsi N., Mhamdi B., Chaieb K., Bakrouf A., Magnй C., Abdelly C. Antioxidant and antimicrobial activities of the edible medicinal halophyte Tamarix gallica L. and related polyphenolic constituents // Food and Chemical Toxicology. 2009. V. 47. P. 2083–2091.

19. Ladenburger C.G., Hild A.L., Kazmer D.J., Munn L.C. Soil salinity patterns in Tamarix invasions in the Bighorn Basin, Wyoming, USA // J. Arid Environments. 2006. V. 65(1). P. 111–128.

20. Liu J., Xia J., Fang Y., Li T., Liu J. Effects of Salt-Drought Stress on Growth and Physiobiochemical Characteristics of Tamarix chinensis Seedlings // The Scientific World J. 2014. Article ID 765840.

21. Ma H.Y., Tian C.Y., Feng G. et al. Ability of multicellular salt glands in Tamarix species to secrete Na+ and K+ selectively // Sci. China Life Sci. 2011. V. 54. P. 282–289 doi: 10.1007/s11427-011-4145-2

22. Natale E., Zalba S.M., Oggero A., Reinoso H. Establishment of Tamarix ramosissima under different conditions of salinity and water availability: Implications for its management as an invasive species // J. of Arid Environments. 2010. V. 74. P. 1399–1407.

23. Scholander P.F., Hammel H.T., Hemmingsen E., Garey W. Salt balance in mangroves // Plant Physiology 1962. V. 37. P. 722–729.

24. Sookbirsingh R., Castillo K., Gill T.E., Chianelli R.R. Salt Separation Processes in the Saltcedar Tamarix ramosissima (Ledeb.) // Commun. Soil Sci. Plan Anal. 2010. V. 41 (10). P. 1271–1281.

25. Storey R., Thompson W.W. An x-ray microanalysis study of the salt glands and intracellular calcium crystals of Tamarix // Annals of Botany. 1994. V. 73. P. 307–313.

26. Stromberg J.C., Lite Sh.J., Marler R., Paradzick Ch., Shafroth P.B., Shorrock D., White J.M., White M.S. Altered stream-flow regimes and invasive plant species: the Tamarixcase // Global Ecol. Biogeogr. 2007. V. 16. P. 381–393.

27. Thomson W.W., Berry W.L., Liu L.L. Localization and secretion of salt by the salt blands of Tamarix aphylla // Proc. N.A.S. 1969. V. 63/ p. 310–317.

28.  Vandersande M.W., Glenn E.P., Walworth J.L. Tolerance of five riparian plants from the lower Colorado River to salinity drought and inundation // J. Arid Environments. 2001. V. 49. P. 147–159.