Оценка токсичности и загрязненности почв методом фитоиндикации

На основании полученных результатов можно сделать следующие предварительные выводы:

Год проведения исследований (с 1.10.01. по 30.09.02.) характеризуется относительно теплой зимой, положительно повлиявшей на зимостойкость деревьев сливы домашней, и жарким сухим летом, снизившим степень их плодоношения.

Все изучаемые сорта по зимостойкости ниже контроля.

Наиболее устойчивым к болезням и вредителям является сорт Виктория.

Самыми урожайными оказались сорта Виктория (на 3,257 т/га выше контроля -лучший результат) и Венгерка кубанская (на 0,779 т/га выше контроля, но прибавка не достоверна), сорт же Кубанская ранняя является худшим (на 2,672 т/га ниже контроля).

Более высокими вкусовыми качествами в свежем виде обладает сорт Виктория;

Кабардинская ранняя и Кубанская ранняя имеют универсальные свойства; Венгерку кубанскую лучше использовать для переработки.

Наиболее экономически выгодно в условиях ОАО КСП “Светлогорское” возделывать сорт Виктория (уровень рентабельности 106,30%); Венгерка кубанская хотя и имеет относительно высокий уровень рентабельности (46,56%), но этого недостаточно для ведения расширенного воспроизводства; Кубанская ранняя в данном хозяйстве убыточна (окупаемость 98,13%).

На основе сделанных выводов можно дать предложения для возможного внедрения изученных сортов сливы домашней в производство ОАО КСП “Светлогорское’.’

Н.Б. Максимова, Г.Г. Морковкин, А. Лаврентьева

Наиболее приемлемым для внедрения является сорт Виктория, но важно уделять в хозяйстве больше внимания борьбе со сливовой плодожоркой

Сорт Кубанская ранняя, имеющий худшие значения по многим показателям, может широко использоваться в хозяйстве только при повышении общего уровня агротехники.

Сорт Венгерка кубанская лучше использовать только для переработки. Важно уделять больше внимания борьбе с дырчатой пятнистостью, что повысит не только урожайность, но и качество плодов.

Литература

1. Веньяминов А. В. Вишня и слива.

- М.: Сельхозгиз,1955. - 192 с.

2. Витковский В. Л. Слива. - Л.: Колос,1973. - 56 с.

3.Евстратов А. И. Вишня и слива. - М.: Россельхозиздат, 1986. - 40 с.

4. Еремин Г В. Слива. - М.: Колос, 1980.

- 255 с.

5. Курсаков Г А., Курсакова Л. Е., Ванин И. И. Вишня и слива.-М.: Колос, 1966.

- 297 с.

6. Михеев А. М., Евстратов А. И. Слива.

- М.: Агропромиздат,1986. - 40 с.

6. Программа и методика сортоизуче-ния плодовых, ягодных и орехоплодных культур / Под общ. ред. Е. Н. Седова, Т. П. Огольцовой. - Орел: Изд-во Всероссийского научно-исследовательского института селекции плодовых культур, 1999.

- 608 с.

Фатьянов В. И., Менафов Б. М. Вишня и слива. - М.: Россельхозиздат, 1981. -54 с.

ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ И ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОЧВ МЕТОДОМ ФИТОИНДИКАЦИИ

Нарастающее неблагоприятное антропогенное воздействие на компоненты окружающей среды влияет на ухудшение здоровья населения и требует оперативной экологической оценки состояния среды и в том числе почвенного покрова территорий. В настоящее время имеется ряд методов оценки загрязнения объек-

тов среды - почв, воздуха, воды. Однако практически все они требуют больших материальных затрат и работы квалифицированных специалистов.

В представленной работе приводится пример использования доступного метода экологической оценки почвенного покрова методом фитоиндикации.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В настоящее время огромное влияние на почвенный покров оказывает усиливающаяся техногенная нагрузка. За несколько тысячелетий своего развития человек превратился в огромную геологическую силу, воздействующую на облик и энергетику планеты. Добывая и используя различные полезные ископаемые, человек нарушает целые биологические системы, вмешивается в круговорот веществ и энергии в биосфере, главным образом, вовлекая в него несвойственные ранее или -концентрированные до опасных уровней неспецифичные, но участвовавшие в биосферном круговороте вещества.

Будучи сконцентрированными, в результате хозяйственной деятельности человека многие неспецифичные для био-огических систем вещества стали высо--ОЮКСИЧНЫМИ для живых организмов и .дмого человека (Химические элементы..

1982).

Одни из наиболее опасных загрязнителей окружающей среды - тяжелые металлы (ТМ) не только добываются человеком в чистом виде, они являются с опутствующими элементами многих используемых веществ и материалов.

Под ТМ обычно понимают группу химических элементов, имеющих плотность Солее 5 г/см 3 (Химическое загрязнение.. 1991). К ним относятся кадмий (Сс1),хром Сг), кобальт (Со), медь (Си), свинец (РЬ), инк (Хп), никель (№) и другие. Кадмий, зинец и цинк относятся к первому клас-экологической опасности; медь, хром, икель и кобальт - ко второму (Методические указания, 1989).

Основные источники поступления VI в незагрязненные почвы: карьеры и —ахты при добыче полиметаллических • д, металлургические предприятия; ектростанции, сжигающие уголь; ав-транспорт; химические средства за-нты сельскохозяйственных культур от :>лезней и вредителей (Добровольский, -“'88).

Известно, что влияние газопылевых ; ыбросов городских предприятий распро-

страняется на расстояние 50 км и более от городской черты (Алексеенко, 1990). При этом необходимо учитывать, что тяжелые металлы могут усваиваться растениями не только из почвы, но и прямо из атмосферы (кадмий, свинец и др.) (Минеев, 1990), что создает большую опасность накопления токсичных веществ в растениях, которые выращиваются на полях, расположенных в зоне влияния города. Так, коэффициент концентрации, т.е. отношение содержания элемента в растениях к фоновой его величине, в индустриальных областях составляет по Сс1 - 4,5-450; Си - 10-68; РЬ

- 2,4-134; 2и - 1,4-164 (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).

Загрязнение тяжелыми металлами (ТМ) может выступать в роли экотокси-кологического фактора, определяющего направление и характер развития почвенных ценозов. Такое явление может наблюдаться как при загрязнении почв тяжелыми металлами в высоких концентрациях однократно, так и при систематическом загрязнении малыми дозами. Последняя ситуация встречается намного чаще. Последствиями этого загрязнения могут быть токсикозы растений, животных и человека (Марфенина, 1991; Гонча-рук, Сидоренко, 1986).

Микроорганизмы очень важны в экологическом отношении потому, что они выступают как продукты, потребители и транспонирующие агенты в почвенной экосистеме и тем самым оказываются включенными в поток энергии и круговорот химических элементов (Добровольский и др., 1985). Микробиота ответственна за множество различных процессов в почве - от мобилизации до аккумуляции химических элементов. Хотя микроорганизмы чувствительны как к дефициту, так и к избытку микроэлементов, они могут адаптироваться к высоким их концентрациям в окружающей среде (Марфенина, 1991).

В связи с вышеизложенным, изучение фитотоксической активности микрофлоры актуально с позиций оценки почвенного плодородия, так как позволяет опреде-

лить направленность микробиологических процессов и выявить возможную токсикацию почв, связанную с антропогенным воздействием.

Для контроля за состоянием окружающей среды, кроме классических и инструментальных методов анализа, все шире используются экспресс-тест-методы, позволяющие достаточно точно и быстро отделить неблагополучные в экологическом состоянии почвы разных сельскохозяйственных территорий.

Для экспресс диагностики состояния и хозяйственной пригодности почв и ее продуктивности широко используют ряд простых диагностических показателей, которые позволяют быстро оценить токсические свойства почвы (Методы почвенной микробиологии..., 1991, Вальков 1986).Так, разработаны методы определения общей фитотоксичности почв по реакции растений на ранних стадиях онтогенеза (корня, проростка), и рекомендованы наиболее чувствительные к загрязнению тест-растения: редис Розово-красный с белым кончиком, салат-латук и др.

Фитотоксичность - свойство загрязненной почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений (тестовый показатель).

Установлено, что на формирование общей фитотоксичности почв значительное влияние оказывают: содержание тяжелых металлов в почве на 39 %; почвенные факторы (включая микробный фитотоксикоз) на 34 %; применение пестицидов на 22 %; насыщение севооборота зерновыми культурами - 5 %.

Фитотоксичными считаются почвы, которые ингибируют прорастание семян или развитие проростков и корней на 20 % и более в сравнении с контролем, стимулирующее действие (>30 %), также часто свидетельствует о наличии высоко-токсичных веществ в данной почве.

Под фитотоксичностыо почв принято понимать способнос ть почв подавлять рост и развитие растений. Снакин В.В. с соавторами (1995) считают, что токсичность почв может возникать под дей-

ствием антропогенных факторов за счет двух процессов - аккумуляции в почве загрязнителей и накопления токсинов, образованных представителями микробиоты загрязненных почв. К сожалению, они не учитывают немаловажный антропогенный фактор, как снижение плодородия почвы.

Таким образом, можно предположить, что суммарная фитотоксичность почв

- это комплексный показатель, который отражает не только естественное плодородие, но и влияние и взаимодействие различных факторов, оказывающих на почву как негативное, так и положительное воздействие

Методом почвенных пластинок успешно выявляется фитотоксичность почв, находящихся в условиях промышленного загрязнения (Евдокимова и др., 1984).

Однако этот метод не получил еще широкого распространения для экологической оценки почв в Алтайском крае.

Результаты исследований

Нами в лабораторных условиях определялась общая фитотоксичность почвенных образцов, которые были отобраны при экологическом обследовании состояния городских почв разных районов города.

Анализ проводили в 4-кратной повторности, в качестве тест-растения был выбран салат-лагук как чувствительный биотест техногенного загрязнения почв На ровной поверхности почвенной пластинки раскладывали по 30 семян испытуемого растения. Степень фитотоксичности почв рассчитывали по изменению длины корешков и проростков тест-растения, выращенных на исследуемых почвах по отношению к контролю, выраженную в процентах. Определялась фитотоксичность почв биотест по корням (ФПк), по изменению длины трехдневных корешков и фитотоксичность почв биотест по росткау (ФП(>) по изменению длины шестидневных

проростков, а также по средним данным измерений через 3, 6 и 9 дней.

Фитотоксичность рассчитывается по формуле: Ф = (длина ростка на контроле

- длина на экспериментальном участке) х 100 / длина ростка на контроле.

Оценка фитотоксичности была проведена по четырем группам:

1. < 20 - фитотоксичность не проявляется;

2. 20-40 - слабая фитотоксичность;

3. 40-60 - средняя фитотоксичность;

4. >60 - сильная фитотоксичность. Анализ проявления токсичности почв

по интенсивности нарастания корешков (табл. 1) показал, что почвы города имеют слабую и среднюю степень токсичности. Исключение составили образцы почв отобранные на территории Индустриального района, где проявилось стимулирующее действие почв на нарастание корешков салата.

Таблица 1

Проявление фитотоксичности (%), по интенсивности нарастания корешков салата

3 к к X и <и 4 Кон-' троль (поле без загрязнений) Ленинский проспект п. Новосиликатный Индустриальный район Школа № 120

а О, В о м о & и длина корешка, мм длина корешка, мм фитоток- сичность, % длина корешка, мм фитоток- сичность, % длина корешка, мм фитоток- сичность, % длина корешка, мм фитотоксичность, ' %

Л э 22,5 15,0 33 9,0 60 26,7 - 19 12,3 45

6 25,7 16,5 36 • 11,1 57 30,7 - 19 14,8 42

9 28,5 18,0 37 12,6 56 32,3 - 13 21,4 25

Сред- нее 35 58 - 17 37

В целом же, по усилению степени негативного проявления, почвы обследуемых городских территорий можно поставить в следующий ряд: Почвы Индустриального района < Почвы Ленинского проспекта < Почвы Школы № 120 < Почвы поселка Новосиликатный.

Таким образом, наибольшей токсичностью обладают почвы Новосиликатного поселка, и этот вывод согласуется с напряженной экологической обстановкой данного района города. Анализ широкого спектра литературных источников показывает, что поступление в почву различных загрязнителей, тяжелых металлов, радионуклидов, органических токсиканов существенно меняет функционирование почвенной микрофлоры и снижает при-

родную способность почв к детоксикации вредных веществ, что может проявиться в нарастании токсикоза почв городских территорий, и это уже проявляется в районе Новосисикатного поселка.

Результаты изучения проявления фитотоксичности, по интенсивности нарастания проростков салата представлены в таблице 2. Анализ токсичности данным способом также показал, что почвы города токсичны и фитотоксичность колеблется в интервалах от средней к сильной степени.

Так же как и индикация по нарастанию корешков, измерение нарастания проростков выявило, что большей токсичностью обладают почвы поселка Новосиликатный. Оценка токсичности по

проросткам дала основание перевести характер проявления фитотоксичности

в разряд среднетоксичных почв и почвы почв по обследуемым районам города

Индустриального района, однако, в целом, Барнаула не изменился.

Таблица 2

- Проявление фитотоксичности (%), по интенсивности нарастания проростков

салата

Срок определения, дни Контроль (поле без загрязнений) Ленинский проспект п. Новосиликатный Индустриальный район Школа № 120

длина ростка, мм длина ростка, мм фитоток- сичность, % длина ростка, мм фитогок- сичность, % длина ростка, мм фитоток- сичность, % длина ростка, мм фитоток- сичность, %

о 3 2,5 1,4 44 0,2 92 1,0 60 0,8 68

6 3,5 1,9 46 0,5 86 2,0 43 1,25 64

9 5,0 2,3 54 1,5 70 3,0 ' 40 2,0 60

Сред- 48 83 48 64

нее

; Заключение

Основным выводом представленной работы является обоснование возможности использования метода фитоиндикации для оценки загрязненности и токсичности почв, определенных городских территорий. Используя предложенный метод, можно достаточно оперативно, доступно в техническом отношении и с минимумом затрат дать объективную оценку комплексного экологического состояния почвенного покрова обследуемых территорий.

Проведение данных работ необходимо в связи с нарастающей техногенной нагрузкой и ограниченностью природных возможностей самой почвы к самоочищению, из-за усиливающегося насыщения ее токссичными веществами.

Представленная работа будет продолжена с целью разработки карты проявления негативных экологических ситуаций на территории города Барнаула и выявления наиболее неблагоприятных зон, где требуется применение комплекса мероприятий по детоксикации почв и оздоровления общей экологической обстановки.

Полученные данные могут быть использованы в качестве оценочного материала органами административного управления районов города, а также городской администрацией г. Барнаула. Литература

1. Алексеенко В. А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. - М.: Недра, 1990.

- 142 с.

2. Берестецкий О. А. Фитотоксины почвенных микроорганизмов и их экологическая роль // Фитотоксические свойства

почвенных микроорганизмов. - Л., 1978.

- С. 7-27.

3.Берестецкий О. А., Граб Т. А., Патыка

В.Ф. Влияние некоторых фитотоксических веществ, продуцируемых почвенными микроорганизмами, на растительные клетки // Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов. - Л., 1978. -С. 198-205.

4.Вальков В.Ф. Почвенная экология сельскохозяйственных растений. - М.: Агропромиздат, 1986. - 208с.

5.Воробьева И.В. Взаимодействие соединения свинца на почвенную микробиоту при техногенных нагрузках // Микро-

организмы в с.-х.: Тез. докл. 3 Всес. науч. конф., Москва,23-25дек., 1986.-М., 1986.

- С. 127.

6. Гончарук Е.И., Сидоренко ЕИ. Гигиеническое нормирование химических зеществ в почве: Руководство. - М., 1986.

- 320 с.

7. Григорян К.В. Влияние загрязненных промышленными отходами оро-гительных вод на физические, физикохимические свойства и биологическую активность почв: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 1980. - 25 с.

8. Добровольский Г.В. Глобальные ци-нлы миграции тяжелых металлов в био-гфере //Тяжелые металлы в окружающей греде и охрана природы. - М., 1988. - С. 4-13.

9. Добровольский ГВ., Розанов Б.Г., Гришина Л.А., Орлов Д.С. Проблемы мониторинга и охраны почв // Докл. симпозиумов VII делегаток, съезда Всесоюзного общества почвоведов 9-13 сент. 1985 г. - Ташкент, 1985. - Ч. 6. - С. 255--65.

10.Евдокимова ГА., Кислых Е.Е., Мозгова Н.ГІ. Биологическая активность почв з условиях аэротехногенного загрязнения

-га Крайнем Севере. - А., 1984. - 120 с.

П.Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и,растениях.

- М.: Мир, 1989. - 439 с.

12. Красильников Н.А. Микроорганизмы почвы и высшие растения. - М.: Изд-во

AI-І СССР, 1958.-463 с.

13. Левин С В. Микробиологическая лиагностика загрязнения почв тяжелыми металлами: Автореф. дисс. канд. биол.

наук. - М., 1983. - 20 с.

14. Левин С.В., Гузев B.C., Асеева И.В. и др. Тяжелые металлы как фактор антропогенного воздействия на почвенную микробиоту // Микроорганизмы и охрана почв. - М.: Изд-во МГУ 1989. - С. 5-46.

15.Марфенина О.Е. Изменение структурных и морфоэкологических показателей микроскопических грибов при загрязнении почв тяжелыми металлами

Экотоксикология и охрана природы. -Рига, 1988.-С. 103-104.

16. Марфенина О.Е. Микробиологические аспекты охраны почв. - М.: Изд-во МГУ 1991.- 118 с.

17. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства.

- М.: ЦИНАО, 1989. - 62 с.

18. Методы почвенной микробиологии и биохимии. - М.: Изд-во МГУ 1991.

-304 с. ;;«г,

19. Минеев ВТ. Химизация земледелия и природная среда. - М.: Агропромиздат, 1990. - 287 с.

20.Мирчинк Т.Г. Распространение грибов-токсинообразователей в некоторых типах почв и образование токсинов в естественных условиях // Микроорганизмы в сельском хозяйстве. - М.: Изд-во МГУ 1963.-С. 336-353.

21.МирчинкТГ Фитотоксины почвенных сапрофитных грибов и их роль в системе почва-растение // Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов. -Л., 1978.-С. 31-38.

22.Наплекова Н.Н. Влияние солей некоторых тяжелых металлов на физиологическую активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов // Изв. СО АН

СССР. Сер. биол. наук. - 1982. - № 10/2.

- С. 79-85.

23. Паникова Е.Л., Перцовская А.Ф. Схема гигиенического нормирования тяжелых металлов в почве // Химия

в сельском хозяйстве. - 1982. - Мг 3. -

С.12- 14.

24.Скворцова И.Н., Леонова М.Н. Реакция почвенных микроорганизмов на присутствие кадмия в почвах и питательных средах //Тр. III Всесоюзн. совещания по исследованию миграций загрязненных веществ в почвах и сопредельных средах.

-Л., 1985.-С. 147-149.

25. Снакин В.В., Алябина И.О., Кречетов П.П. Экологическая оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию // Изв. РАН. Сер. геогр. - 1995. -

№ 5 - С. 50-57. 4

26. Харченко С.Н. Токсины аспергил-лов и их влияние на всхожесть семян и рост пшеницы // Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов. - Л., 1978.-С. 112-117.

27. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник/Д.С. Орлов, М.С. Малинина, ГВ. Мотузова и др. - М.: Агропромиздат, 1991. - 303 с.

28. Химические элементы в системе 29. Schulte Guido. Nahrstoffverarmung «почва-растение. " ~ ”

1982.- 109 с.

; ГГ. Морковкин, А,В. Бояринцева

Новосибирск: Наука, durch okologischen Landbau? // Bio-Land.

- 1996. - № 3. - R 26-27.

СОСТАВЛЯЮЩИЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО КРУГОВОРОТА АЗОТА И ФОСФОРА В СИСТЕМЕ ПОЧВА-ЯРОВАЯ ПШЕНИЦА В УСЛОВИЯХ УМЕРЕННО-ЗАСУШЛИВОЙ КОЛОЧНОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Основой функционирования любой экосистемы, в том числе и агроценоза являются поток энергии и круговорот химических элементов. Биогеохимиче-ский круговорот химических элементов представляет собой совокупность обменных процессов между всеми структурными единицами экосистемы, в конкретном случае: системы почва-яровая пшеница. Конечным результатом изучения обменных процессов является построение баланса, который позволяет определить содержание химических элементов в каждом блоке экосистемы и дает возможность оценки их соотношений для последующей оптимизации. Балансовые методы внесли существенные коррективы в представление об использовании растениями минеральных удобрений, особенно азотных. Методология и методика построения баланса веществ в агроценозах яровой пшеницы рассматриваются в работах Ф.И. Левина (1964), А.В. Петербургского (1979), А.А. Титляновой (1982). Для построения баланса растительного органического вещества исходными данными служат величины чистой первичной продукции и интенсивности разложения растительных остатков. Основой для расчета баланса элементов минерального питания и азота является баланс растительного вещества и концентрации химических элементов в его различных фракциях. Изучение полного баланса химических элементов, оценка связи различных циклов между собой, разработка представлений об устойчивости и “запасе прочности” круговоротов - необходимые условия для создания научных основ построения скомпенсированных циклов химических элементов в агроценозах.

В связи с этим целью данной работы явилось изучение составляющей биогео-химического круговорота азота и фосфора на примере агроценоза яровой пшеницы в условиях умеренно-засушливой колоч-ной степи Алтайского края.

Яровая пшеница - требовательная к условиям минерального питания культура. Поступление в растение азота и зольных элементов начинается с первых дней его жизни. Наиболее интенсивно яровая пшеница поглощает питательные вещества из почвы начиная от фазы кущения до молочной спелости зерна Однако критическим периодом, от которого во многом зависит урожайность зерна, является время от посева до фазы трубкования. В этот период молодые растения поглощают небольшое количество питательных веществ, но концентрация их внутри растений должна быть очень высокой [Ильин, 1977]. В течение вегетативного периода, по мере накопления сухого вещества, в растениях пшеницы увеличивается количество поступивших из почвы азота и фосфора. Интенсивное поступление элементов минерального питания сменяется уменьшением поглощения до фазы колошения. Несколько позже, перед началом молочной спелости, замедляется поступление азота. Исключение составляет лишь фосфор, который продолжает накапливаться в растении до полного созревания. Накопление азота в растениях пшеницы находится в прямой зависимости от концентрации доступных форм этого элемента в корнеобитаемом слое почвы (Гамзиков, 1981 Фосфор почвы способствует усиленном\ росту корневой системы. Особенно сильнс влияние этого элемента питания ощуща-