ФИТОТОКСИЧНОСТЬ АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ ПОЧВ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

PHYTOTOXICITY OF ANTHROPOGENICALLY DISTURBED SOILS OF ORENBURG REGION

 

Т.С.Шорина

T.S.Shorina

Оренбургский государственный университет

(460018, г. Оренбург, пр. Победы 13, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

Orenburg state university

(460018, Orenburg, pr. Pobedi 13, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

 

Дается оценка фитотоксичности чернозема южного по различным параметрам: энергия прорастания и всхожесть семян, длина проростков. Выявлено, что наиболее оптимальной тест-культурой для индикации нефтяного загрязнения степной зоны Оренбургского Предуралья является Lepidium sativum L.

The estimation of phytotoxicity of chernozem southern on various parameters is given: energy of germination and всхожесть seeds, length of sprouts. It is revealed that the optimal test culture for indication of oil pollution of a steppe zone of Orenburg Preduralja is Lepidium sativum L. 

На современном уровне экономического развития загрязнение биосферы в целом, и почв в частности, отходами, выбросами и сточными водами всех видов промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов приобрело глобальный характер и вызывает серьезную тревогу в связи с резким ухудшением эколого-геохимического состояния почв –  основного компонента природной среды и негативным воздействием на здоровье людей [3, 4]. Особое значение приобрело загрязнение биосферы нефтью. Попадая в почвы, она оказывает негативное влияние на живые организмы и, в первую очередь, на сосудистые растения, которые вследствие генетической связи с почвой постоянно подвергаются воздействию токсикантов. В этой связи немало внимания уделяется изучению процессов естественной биоремедиации и разработке методов рекультивации загрязнённых почв с целью их возвращения в сельскохозяйственный оборот. Успешное решение данной задачи во многом зависит от того, насколько хорошо разработаны методы оценки степени загрязнения окружающей среды вообще, и почв в частности. На этом фоне исследование фитотоксичности с целью изучения процессов естественной биоремедиации выглядит простым и перспективным [1, 5, 6].

Оценку фитотоксичности проводили в лабораторных условиях по отношению к четырем индикаторным тест-культурам: Phaseolus vulgaris L, Raphanus sativus L, Lepidium sativum L, Spinacia oleracea L в течение 2008-2010 гг. Уровень фитотоксичности нефтезагрзяненной почвы оценивается по ингибированию определяемых показателей по сравнению с таковыми у растений, выращиваемых на контрольной (незагрязненной) почве. В качестве загрязнителя использовались различные дозы товарной нефти – 3, 6, 12, 18% от массы почвы. Контролем служила незагрязненная почва [2].

Исследования всхожести семян тест-культур на чернозёме южном показали, что наиболее пагубное влияние нефть оказала на семена Spinacia oleracea L. Всхожесть семян (y) тест-культур в течение трех лет уменьшается с возрастанием концентрации нефтяного загрязнения (x) и описываются уравнениями следующего вида: y = 87,7 – 4,5•x (Spinacia oleracea L); y = 98,2 – 1,3•x (Lepidium sativum L); y =102,6 – 1,9•x (Raphanus sativus L); y = 99,2 – 3,9•x (Phaseolus vulgaris L). Наиболее высокий процент всхожести во всех вариантах опыта оказался у  Lepidium sativum L в контрольном образце. В образцах с дозой нефти 3, 6 и 12 % всхожесть семян Lepidium sativum L не отличается достоверно от контрольного образца (t=0,67, n=3 – 2008 г.; t=0,59, n=3 – 2009 г.; t=0,35 , n=3 – 2010 г.) и уменьшается при 18%-ом загрязнении. Подобная тенденция обнаруживается и при исследовании всхожести семян Phaseolus vulgaris L и Raphanus sativus L.

При изучении влияния нефтяного загрязнения на энергию прорастания семян тест-культур выявилась общая закономерность. У всех растений процент нормально проросших семян максимален в контрольном образце. В 2008 году доза нефти 6, 12 и 18% вызывает снижение энергии прорастания семян всех тест-культур более чем на 20%, что свидетельствует о проявлении фитотоксического эффекта. В 2009 г. такая ситуация наблюдается при 12% и 18%-ом загрязнении, а в 2010 году  –  при 18%-ой дозе нефти. Семена Spinacia oleracea L  во всех вариантах опыта демонстрируют самые низкие значения энергии прорастания.

Нефтяное загрязнение, как правило, оказывает угнетающее действие, как на всхожесть семян, так и на длину проростков. Исследуя воздействие нефтяного загрязнения на длину проростков Phaseolus vulgaris L мы обнаружили, что максимальную длину имеют растения данной тест-культуры, выросшие на контрольном, не загрязнённом нефтью образце почвы. В 2008 г. при 3% - ой дозе загрязнителя длина надземной части растения фасоли уменьшилась на 50%, а длина корней уменьшилась почти в 4 раза. При 6%-ом загрязнении почвы нефтью длина надземной части растений Phaseolus vulgaris L, по сравнению с контрольным образцом, уменьшается практически в 6 раз. Длина подземной части растения Phaseolus vulgaris L уменьшилась в 10 раз. На почвенных образцах с концентрацией нефтяного загрязнения 12 и 18% данная тест-культура не проросла. В 2009 г. растения не проросли лишь при 18%-ой дозе нефти. В 2010 году при максимальной дозе нефти растения Phaseolus vulgaris L  проросли, но имели минимальную длину надземной части и корней. Доза нефти 3 и 6% не вызывали фитотоксического эффекта по отношению к данной тест-культуре на третий год после загрязнения (рис. 1).

Рисунок 1.  Длина проростков Phaseolus vulgaris L на нефтезагрязненной почве: а –  2008 г.; б  –  2009 г.; в  –  2010 г. 

Исследования длины проростков Raphanus sativus L показали, что длина максимальна в контрольном образце почвы на всех сроках инкубации. Длина надземных частей растений данной тест-культуры уменьшались по сравнению с контрольным образцом при повышении концентрации нефтяного загрязнения.

В первый год загрязнения уже 3%-ая доза нефти вызывает слабый фитотоксический эффект, чего не наблюдается в 2009 и 2010 гг. Через три года после загрязнения (2010 г.) растения Raphanus sativus L  прорастают и при максимальной концентрации нефти. На этом сроке инкубации фитотоксический эффект не проявляется при 3%-ой дозе нефти. 6%-ая доза нефти вызывает слабую фитотоксичность (рис. 2). 

Рисунок 2.  Длина проростков  Raphanus sativus L   на нефтезагрязненной почве: а –  2008 г.; б  –  2009 г.; в – 2010 г. 

Аналогичная ситуация наблюдалась с проростками Lepidium sativum L.  Длина и надземной и подземной части растений  Lepidium sativum L максимальна в контрольном образце почвы. В 2008 году в образце с трехпроцентным нефтяным загрязнением длина надземной части уменьшается в 4,5 раза, по сравнению с контрольным образцом, а длина корней – в 4 раза. Но растения Lepidium sativum L оказались более чувствительны к нефтяному загрязнению, чем предыдущие тест-культуры. Семена этого растения  не  проросли уже  при 6%-ом загрязнении почвы нефтью, а 3-х %-ое загрязнение оказало высокий фитотоксический эффект. Образцы чернозема южного, отобранные на второй год после загрязнения так же демонстрировали высокие (при 6%) и средние (при 3%) значения фитотоксичности. Подобная тенденция наблюдается и в 2010 г., но растения Lepidium sativum L проросли и при 12%-ом загрязнении. Максимальная доза нефти (18%) на всех сроках инкубации оказывала токсический эффект полностью угнетающий рост растений.

Растения четвёртой тест-культуры (Spinacia oleracea L) в 2008 г. проросли только в контрольном образце почвы, что свидетельствует о высокой чувствительности растения к нефтяному загрязнению почвы (рис.3). В 2009 г. растения шпината проросли при 3%-ом загрязнении, но фитотоксичность почвы была высокой для этой тест-культуры.

Рисунок 3.  Длина проростков Spinacia oleracea L на нефтезагрязненной почве: а – 2008 г.; б – 2009 г.; в – 2010 г.

 

В 2010 г. высокая фитотоксичность наблюдается при 6%-ой дозе нефти. На участках с дозой нефти 12 и 18% растения Spinacia oleracea L  не проросли на всех сроках инкубации.

Таким образом, по исследованным показателям наиболее чувствительной культурой к нефтяному загрязнению является Spinacia oleracea L, что может свидетельствовать о высокой индикационной способности этого растения к углеводородному загрязнению почв. Однако, результаты исследования показали, что Spinacia oleracea L  изначально демонстрировал самую низкую всхожесть и энергию прорастания семян. На этом фоне целесообразным решением стало применение двухфакторного дисперсионного анализа с целью выявления силы влияния нефтяного загрязнения на токсичность исследуемых образцов. Кроме того, учитывались биологические особенности произрастания самих культур (фон), а также вклад посторонних (остаточных) факторов (табл.1).

Таблица 1

Процентный вклад влияния различных факторов на результаты биотестирования.

Тест-культуры

Факторы влияния

2008 г.

2009 г.

2010 г.

Фон

Нефть

Ост. факт.

Фон

Нефть

Ост. факт.

Фон

Нефть

Ост. факт.

Spinacia oleracea L

22,3

51,3

20,6

26,1

54,8

24,1

41,1

23,7

39,3

Lepidium sativum L

20,7

55,5

32,5

13,1

74,6

26,3

17,6

52,4

36,2

Raphanus sativus L

6,7

41,6

34,3

5,6

56,9

49,7

2,2

49,4

54,2

Phaseolus vulgaris L

4,3

32,5

35,1

7,3

65,7

33,2

6,1

52,6

47,2

Дисперсионный анализ показал, что в определении итогового уровня фитотоксичности вносит значимый вклад как нефть, так и биологические особенности произрастания тест-культур. Однако значения особенностей произрастания наиболее велики при использовании Spinacia oleracea L. Наибольший  вклад  такого  фактора  как  нефть наблюдается у Lepidium sativum L.

Таким образом, по результатам исследований тест-культурой которая одновременно может быть индикатором нефтяного загрязнения степной зоны Оренбургского Предуралья и не сильно зависеть от внешних условий среды является Lepidium sativum L. 

Список литературы:

  1. Богомазов С.В., Надежкин С.М. Фитотоксичность чернозема выщелаченного при различных системах основной обработки почвы // Достижения науки и техники АПК. 2008.  № 9  С. 14-16.
  2. ГОСТ Р ИСО 22030-2009. Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений. Введ. 2010. 01 - 01.  М.:  Изд-во стандартов, 2009.  20 с.
  3. Киреева Н.А., Водопьянов В.В. Мониторинг роста и развития растений, используемых для фиторемедиации нефтезагрязненных почв // ЭКиП: Экология и промышленность России. 2007.  № 9.  С. 46-47.
  4. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. М.: Высш. шк., 2002.  334 с.
  5. Шамраев А.В., Шорина Т.С. Влияние нефти и нефтепродуктов на различные компоненты окружающей среды // Вестн. Оренб. гос. ун-та. 2009. № 6.  С. 642-645.
  6. Шорина Т.С., Русанов А.М., Сулейманова А.М. Влияние нефти на физические свойства чернозема обыкновенного степной зоны Урала // Вестн. Оренб.  гос. ун-та.  2010.  № 6 (112).  С. 137-139.

Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!