СПОСОБ ОЦЕНКИ ФИТОТОКСИЧНОСТИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЫ
METHOD OF PHYTOTOXICITY ASSESSMENT OF OIL-CONTAMINATED SOIL

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для оценки на фитотоксичность почв и грунтов, подвергнутых загрязнению нефтью и нефтепродуктами. Существует способ определения фитотоксичности почв, заключающийся в проращивании семян тест-культур в нефтезагрязненной почве (опыт) и параллельно в чистой или обезвреженной почве (контроль), подсчете доли проросших семян и/или измерении длины корней в каждом варианте и вычислении отношения этих показателей в опыте к контролю (1, 2).
Достоинствами указанного способа являются его простота и оперативность. К недостаткам способа нужно отнести его низкую чувствительность и необходимость использования варианта с чистой почвой (контроль).
Известен способ определения фитотоксичности почвы, заключающийся в твердофазном титровании почвы путем ее смешивания с нефитотоксичным стандартом - натуральной почвой или искусственно приготовленной смесью, близкой по свойствам к испытуемой почве, и установлении титра гигиены почвы по антидепрессии гуттации проростков. Этот способ является прототипом изобретения.
Достоинством прототипа является его высокая чувствительность. К недостаткам прототипа следует отнести высокую трудоемкость при приготовлении многочисленных вариантов с разными титрами почвы и сложность в подборе нефитотоксичного стандарта, близкого по свойствам к испытуемой почве.
С целью снижения трудоемкости и устранения необходимости использования нефитотоксичного стандарта почвы при сохранении высокой чувствительности предлагается следующее. В способе оценки фитотоксичности нефтезагрязненной почвы, включающем посев в эту почву наклюнувшихся семян злаков, их проращивание при постоянных оптимальных внешних условиях и измерение в 1-суточном возрасте интенсивности гуттации, дополнительно измеряют интенсивность гуттации у этих же проростков в более позднем возрасте и вычисляют отношение величины интенсивности гуттации, измеренной дополнительно, к интенсивности гуттации 1-суточных проростков, при этом оценку уровня фитотоксичности почвы осуществляют в соответствии со следующей градацией.
Показатель
Относительный уровень фитотоксичности нефтезагрязненной почвы
ИГ<sub>2</sub>/ИГ<sub>1</sub>>1
Отсутствие токсичности
ИГ<sub>2</sub>/ИГ<sub>1</sub>=1
Низкий уровень
ИГ<sub>2</sub>/ИГ<sub>1</sub><1
Высокий уровень
ИГ<sub>2</sub>/ИГ<sub>1</sub>=0
Очень высокий уровень
<sup>∗</sup>ИГ<sub>1</sub> - интенсивность гуттации 1-суточных проростков; ИГ<sub>2</sub> - интенсивность гуттации, измеренной дополнительно
Пример 1. Семена яровой пшеницы высевали в чашки Петри с почвой, содержащей следующие концентрации сырой нефти: 0 (контроль), 0,3; 1,0; 3,0; 9,0 г/кг сухой почвы. Проращивание продолжалось в течение 4 суток. Результаты приведены в табл.1. Видно, что ростовые показатели семян из вариантов с нефтезагрязненной почвой оказываются существенно ниже контрольных значений при концентрации нефти в почве, равной 9 г/кг. Это позволяет сделать заключение, что концентрация нефти в почве 9 г/кг соответствует высокому уровню фитотоксичности.
Таблица 1
Прорастание семян пшеницы при различных уровнях нефтезагрязнения почвы (значения в колонках с разными буквами существенно различаются между собой при Р≤0,05)
Концентрация нефти, г/кг
Доля проросших семян, %
0 (контроль)
90±0,6а
0,3
92±0,8а
1,0
94±0,2б
3,0
91±0,5а
9,0
80±0,9в
Пример 2. В экспериментах в условиях остекленной теплицы в течение 40 суток (от всходов) выращивали растения яровой пшеницы в вегетационных сосудах с почвой, содержащей следующие концентрации сырой нефти: 0 (контроль), 0,3; 1,0; 3,0; 6,0 г/кг сухой почвы. Результаты измерений, выполненных после уборки растений, приведены в табл.2.
Можно видеть, что до уровня загрязнения почвы поллютантом, равного 1 г/кг включительно, не отмечено достоверного снижения длины и площади листьев главного побега, а также сухой биомассы надземной части растений. Как показано выше, при этих же концентрациях нефти в почве не наблюдалось отрицательной реакции прорастающих семян (табл.1). Следовательно, при концентрациях нефти от 0,3 до 1 г/кг почва не является фитотоксичной.
При концентрации нефти в почве, равной 3 г/кг, значения длины 4-го листа, площади листьев главного побега и надземной части биомассы растений достоверно снижались, а длина 3-го и 5-го листьев, длина колоса главного побега (табл.2), доля проросших семян (табл.1) не уменьшались. Различная реакция разных органов растений говорит о том, что концентрация нефти 3 г/кг соответствует низкому уровню фитотоксичности почвы.
Таблица 2
Ростовые показатели пшеницы при разных уровнях нефтезагрязнения почвы (значения в колонках с разными буквами существенно различаются между собой при Р≤0,05). Возраст растений 40 суток от всходов
Концентрация нефти, г/кг
Длина третьего листа, см
Длина четвертого листа, см
Длина пятого листа, см
Площадь листьев главного побега одного растения,см<sup>2</sup>
Сухая масса надземной части 10 растений, г
Длина колоса главного побега, см
0
37,0±1,6а
35,0±1,2а
26,9±1,1а
45,4±0,9а
2,6±0,2а
5,5±0,3а
0,3
38,6±1,5а
31,8±1,2аб
25,6±0,8аб
49,8±0,7б
2,6±0,2а
6,1±0,4а
1
35,1±1,6аб
30,7±1,0аб
23,8±1,0аб
45,8±1,1а
2,0±0,2а
5,6±0,6а
3
32,7±1,4аб
29,1±0,9бв
22,9±0,7аб
37,6±0,8в
1,6±0,1б
6,4±0,3а
6
29,6±1,5б
25,7±0,9в
20,9±1,5б
32,9±0,5г
1,2±0,1в
3,9±0,3б
Пример 3. Семена яровой пшеницы высевали в пластиковые чашки с почвой, содержащей следующие концентрации сырой нефти: 0 (контроль), 0,3; 1,0; 3,0 и 9,0 г/кг сухой почвы. В 1-суточном возрасте (от появления всходов) чашки с растениями накрывали сверху пластиковыми стаканами для создания насыщенной влагой атмосферы и измеряли интенсивность гуттации проростков, собирая капли воды на фильтровальную бумагу. Время экспозиции составляло 1 час. Указанные измерения повторяли ежедневно в течение 4 суток. В 5-суточном возрасте обычно у растений появляется второй лист, и, следовательно, проводить измерения интенсивности гуттации в этом возрасте по причине двойных трудозатрат нецелесообразно.
Таблица 3
Возрастная динамика интенсивности гуттации проростков пшеницы при различных уровнях нефтезагрязнения почвы (значения в колонках с разными буквами существенно различаются между собой при Р≤0,05)
Концентрация нефти в почве, г/кг
Интенсивность гуттации, мг/10 проростков в час по суткам от всходов
1
2
3
4
0 (контроль)
238±4,4
280±3,6
366±4,4
400±3,6
0,3
238±4,4
238±5,2
280±3,6
366±4,4
1,0
238±3,6
238±4,4
280±2,5
366±5,2
3,0
178±5,2
178±3,6
178±2,5
178±2,5
9,0
178±2,5
178±4,4
110±4,4
110±3,6
2
1
2
1
Из результатов, приведенных в табл.3, можно видеть, что у проростков из опытных вариантов до 3- или 4-суточного возраста (относительно 1-суточного возраста) при концентрациях нефти в почве от 0,3 до 1,0 г/кг наблюдается повышение интенсивности гуттации (соответственно, при этом отношение ИГ/ИГ>1). Поскольку повышение интенсивности гуттации также имеет место и в чистой почве, т.е. контроле, то можно заключить, что эти концентрации нефти не являются фитотоксичными. Данный факт, как показано выше, подтверждается отсутствием негативного влияния концентраций нефти от 0,3 до 1 г/кг сухой почвы на прорастающие семена и взрослые растения (табл.1, 2). Следовательно, отношение ИГ/ИГ>1 свидетельствует об отсутствии фитотоксичности почвы.
2
1
При концентрации нефти в почве, равной 3 г/кг, интенсивность гуттации с возрастом проростков не изменяется (табл.3), и, соответственно, при этом отношение ИГ/ИГ=1. Как показано выше, на основании реакций растений (табл.1, 2) при данной концентрации поллютанта регистрировался низкий уровень фитотоксичности почвы.
2
1
При более высоких концентрациях нефти в почве (9 г/кг) происходит снижение интенсивности гуттации у 3-, 4-суточных проростков относительно 1-суточных, и, соответственно, при этом отношение ИГ/ИГ<1. При этой же самой концентрации нефти в почве четко регистрировался высокий уровень фитотоксичности, отрицательная реакция как прорастающих семян, так и взрослых растений (табл.1, 2).
2
1
Логично предположить, что при некотором запредельном содержании нефти в почве интенсивность гуттации у 3-, 4-суточных проростков неминуемо снизится до нулевого значения. Эта концентрация поллютанта, при которой отношение ИГ/ИГ=0, будет соответствовать очень высокому уровню фитотоксичности.
Эффект от внедрения предложенного способа состоит в экономии материальных средств и времени при анализе почвенных образцов на уровень их фитотоксичности в результате нефтезагрязнения.
Источники информации
1. Хейдеккер У. Регулирование внешней среды. М., 1961.
2. Иванов В.Б., Плотникова И.В., Живухина Е.А. и др. Практикум по физиологии растений. М., 2001.
3. Реппо Э.-Х. А. Способ определения фитотоксичности почвы. Авт. свид. СССР №682183. БИ №32, 1979.