Фитотестирование городских почв с помощью салата посевного (Lactuca sativa) и клевера белого (Trifolium repens)

Размещено на http://allbest.ru

Красноярский государственный аграрный университет

Фитотестирование городских почв с помощью салата посевного (Lactuca sativa) и клевера белого (Trifolium repens)

О.М. Шабалина, Т.Н. Демьяненко

Красноярск, Россия

Почвы занимают особое место в экологических системах и выполняют огромное количество функций. Важнейшая из них - экологическая, обеспечивающая жизненное пространство для человека и живых организмов. Антропогенно-глубокопреобразованные почвы образуют группу собственно городских почв - урбаноземов.

Строительство городов приводит к уменьшению доли «живых» почв, зато доля нарушенных земель возрастает. Это обстоятельство значительно ухудшает санитарно-гигиенические, экологические и биосферные функции городских ландшафтов, сопровождается серьезными нарушениями всего природного комплекса, создающими угрозу здоровью и жизни человека в городе (Сизов А. П. и др., 2001 г.).

В связи со сложной экологической обстановкой зеленые насаждения играют важную роль в жизни современных городов. Однако растительность в городе находится под сильным антропогенным давлением, подвергается химическому, физическому и биологическому воздействию. В наиболее угнетенном состоянии находятся растительный покров магистралей, автотрасс, улиц с интенсивным автомобильным движением, бульваров центральной части городов. Именно в таких местах в почве накапливаются разнообразные соединения естественного и антропогенного происхождения, обусловливающие ее загрязненность и токсичность.

Определить степень токсичности почвы можно с помощью биотестирования (Кабиров Р.Р. и др., 1997). Для этих целей применяется биотест на фитотоксичность (фитотест), который способен адекватно реагировать на экзогенное химическое воздействие, что проявляется в морфологических и физиологических изменениях при росте и развитии растений. Фитотест информативен, высоко чувствителен, характеризуется стабильностью получаемых результатов.

Фитотестирование как метод мониторинга почв является более интегральным методом анализа, позволяющим оценить фитотоксичность почв. Для такого анализа используются различные тест-растения, которые реагируют на неблагоприятные изменения в почве, воздухе и в других средах. При этом различные виды растений обладают различной чувствительностью к фитотоксикантам, однако до сих пор не проводилось исследований пригодности различных видов растений для фитотестирования городских почв.

Целью настоящего исследования являлась оценка пригодности салата посевного (Lactuca sativa) и клевера белого (Trifolium repens) для определения фитотоксичности почв городских газонов из различных по степени загрязнения районов г. Красноярска.

В задачи исследования входило:

1. Определить уровень автотранспортного загрязнения в выбранных районах г. Красноярска.

2. Оценить фитотоксичность почв в этих районах г. Красноярска по всхожести семян, энергии прорастания и морфологическим параметрам проростков салата посевного и клевера белого.

3. С помощью корреляционного анализа оценить зависимость исследуемых параметров тест-культур от физико-химических свойств почв и уровня автотранспортной нагрузки.

Объектами исследования служили городские газоны с посадками лиственницы сибирской, произрастающие в различных по степени загрязнения районах г. Красноярска: Центральном, Советском, Ленинском, Октябрьском. Насаждения были названы по названиям точек отбора.

Точкой отбора образцов в Октябрьском районе являлся Академгородок. Он относится к районам с низким промышленным и автотранспортным загрязнением. Газон, на котором произрастают деревья, уплотнен незначительно, имеется толстый слой подстилки. Тропиночная сеть малозаметна. В 5 метрах расположена проезжая часть в две полосы движения. биотестирование урбанизированный морфологический клевер

В Центральном районе отбор образцов проводился на Речном вокзале и в районе Часовни. Район Речного вокзала отличается значительной рекреационной нагрузкой, в связи с этим почва сильно уплотнена, прослеживается тропиночная сеть. В одну сторону на расстоянии одного метра расположена проезжая часть, в другую - тротуарная дорожка.

В районе Часовни образцы отбирались в 100 метрах от смотровой площадки. Почва уплотнена незначительно, тропиночная сеть малозаметна. С двух сторон на расстоянии 20 метров находится дорога. Газон с очень густым травостоем.

В Ленинском районе отбор образцов проводился в районе кинотеатра «Спутник». Почва здесь сильно уплотнена, прослеживается частая тропиночная сеть. Точкой отбора образцов в Советском районе являлся о. Татышев. Тропиночная сеть отсутствует. Травостой высокий и очень густой.

Для оценки уровня автомобильного загрязнения была подсчитана интенсивность движения автотранспорта на улицах исследуемых районов по методике Федоровой А.И., Никольской А.Н. (2001). Измерения проводили во время наиболее интенсивного движения транспорта в так называемый «час пик». Число единиц легковых и грузовых автомобилей определяли методом подсчета в течение одного часа (с 17.00 до 18.00 ч.) периодами 3 раза по 20 минут.

Пробы почвы отбирали в трехкратной повторности из корнеобитаемого слоя с глубины 5-10 см. Определялись следующие физические и физико-химические параметры почв: плотность сложения почв (объемный вес), порозность, плотность твердой фазы (удельный вес), pH водной суспензии, интенсивность почвенного дыхания.

Для оценки фитотоксичности почв брали по 60 г. почвы в трех повторностях, затем делали смешанную пробу, из которой изготавливали почвенную вытяжку. На полученной вытяжке методом рулонной культуры оценивали фитотоксичность почв (ГОСТ…, 1984). Высевали по 100 семян в трехкратной повторности. Определялась лабораторная всхожесть семян и морфологические параметры проростков - длина корня и побега.

В процессе статистической обработки рассчитывали средние арифметические значения признаков и их статистические ошибки, коэффициент вариации. Достоверность различий между средними значениями определялась с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Варианты опыта названы в соответствии с точками отбора проб.

Проведенный анализ физических и физико-химических свойств почв показал, что наименьшими значениями плотности твёрдой фазы характеризуются почвы с острова Татышева и Речного вокзала (тал. 1). В последних значение минимально и связано с их высокой гумуссированностью. Лёгкие песчаные почвы с острова Татышева тоже достаточно обогащены гумусом. В почвах остальных объектов плотность твёрдой фазы представлена средними значениями для верхних гумусовых горизонтов. Наибольшим уплотнением характеризуются почвы Часовни и Спутника, на о.Татышева с минимальной рекреационной нагрузкой плотность сложения почвы наименьшая и составляет менее 1г/см³. Порозность почв всех объектов близка к оптимальной, наибольшим значением этого показателя характеризуются почвы в Академгородке.

Таблица 1 - Данные физического и физико-химического анализа почв

Все исследуемые почвы имеют нейтральную и слабощелочную реакцию среды. Все достаточно гумусированны, а почвы Речного вокзала и Спутника высоко обеспечены гумусом. Наибольшими величинами интенсивности почвенного дыхания характеризуются почвы Академгородка и о. Татышева - наиболее чистых из исследуемых районов.

Наиболее интенсивное движение автотранспорта отмечено в районе кинотеатра «Спутник» - 932 шт./час. Здесь же, соответственно, и наибольшее содержание в воздухе СО - 36,2 мг/м². Вблизи Речного вокзала также отмечен высокий уровень автотранспортной нагрузки - 505 шт./час и содержание СО - 16,9 мг/м². В районе Академгородка уровень загрязнения средний, количество автотранспорта 98 шт./час, а уровень СО - 2,25 мг/м². В районе Часовни отмечен низкий уровень автотранспортной нагрузки - 17 шт./час и уровень СО - 1,13 мг/м². Наименьший уровень загрязнения наблюдается на о. Татышев, количество автотранспорта здесь составляет 8 шт./час. Здесь же, соответственно, и наименьшее содержание в воздухе СО - 0,02 мг/м².

Таким образом, наибольший уровень автотранспортного загрязнения обнаружен в районе кинотеатра «Спутник» и на Речном вокзале. В остальных районах отмечен низкий уровень загрязнения.

Анализ всхожести семян тест-культур в различных вариантах опыта показал, что лучше всего всходили семена в вариантах «о. Татышев» и «Академгородок» - наиболее чистых районах города (табл. 2). Наименьший уровень всхожести зафиксирован в варианте опыта «Речной вокзал» и «Спутник». В варианте «Часовня» отмечается высокая всхожесть семян клевера, но весьма низкая всхожесть семян салата.

Таблица 2 - Всхожесть семян клевера белого и салата посевного в различных вариантах опыта

Анализ морфометрических параметров проростков клевера (табл.3) показывает, что достоверно наибольшими значениями длины корня отличаются проростки в вариантах «Академгородок», «о. Татышев» и «Спутник», т.е. значения данного параметра не зависят от степени загрязнения района.

Длина побега проростков клевера в чистых районах меньше, чем в загрязненных. Таким образом, клевер белый нельзя рекомендовать в качестве тест-культуры для фитотестирования общего уровня загрязнения среды.

Таблица 3 - Длина корня и побега проростков клевера белого в различных вариантах опыта

Более адекватная реакция на загрязнение среды обнаружена у проростков салата посевного.

Наибольшей средней длиной корня и побега проростков отличались варианты «о. Татышев» и «Академгородок» (табл.4). В более загрязненных районах значения этих параметров достоверно ниже.

Анализ корреляционных связей между параметрами тест-культур и физическими и физико-химическими свойствами почв позволяет выявить закономерности взаимосвязи между ними и оценить пригодность различных признаков тест-культур для фитотестирования конкретных изменений городских почв.

Таблица 4 - Длина корня и побега проростков салата посевного в различных вариантах опыта

Проведенный анализ показал, что между физическими и физико-химическими свойствами почв и параметрами проростков клевера белого имеется тесная взаимосвязь (рис. 1).

Так, при повышении порозности и интенсивности дыхания почвы увеличивается длина корня и уменьшается длина побега проростков, увеличивается отношение длины корня и побега. При высоком процентном содержании углерода в почве, напротив, уменьшается длина корня и соотношение длины корня и побега.

При сдвиге величины рН в щелочную сторону увеличивается длина побега клевера, а высокое содержание в воздухе СО снижает всхожесть семян.

Наибольшее число связей с физическими и физико-химическими свойствами почв образуют морфологические параметры проростков клевера - длина корня и побега и их соотношение. Таким образом, эти параметры можно рекомендовать для диагностики степени аэрации, интенсивности дыхания почв и содержание в них гумуса.

Анализ взаимосвязей между параметрами проростков салата посевного и свойствами почв демонстрирует несколько иной характер корреляций. Так, наибольшее число корреляционных связей образуется между всхожестью семян салата и физическими и физико-химическими свойствами почв (рис. 2). Так, всхожесть семян повышается при увеличении порозности и интенсивности дыхания почв.

Напротив, уплотнение почвы, выражающееся в увеличении ее объемного веса, снижает всхожесть и уменьшает длину корня проростков. Повышенная автотранспортная нагрузка приводит к уменьшению длины побега проростков салата.

Рис.1. Корреляционные связи между параметрами клевера белого и физическими и физико-химическими свойствами почв

Учитывая, что имеются весьма сильные положительные корреляционные связи между всхожестью семян салата и морфологическими параметрами его проростков, для диагностики состояния городских почв можно использовать именно всхожесть семян, что существенно упростит и ускорит анализ.

Рис. 2. Корреляционные связи между параметрами салата посевного и физическими и физико-химическими свойствами почв

Литература

1. ГОСТ 12038-84. Семена с/х культур. Методы определения всхожести.1984.

2. Кабиров Р.Р. Разработка и использование многокомпонентной тест - системы для оценки токсичности почвенного покрова городской территории /Кабиров Р.Р., Сагитова А.Р., Суханова Н.В. // Экология, 1997, № 6 - С. 408 - 411.

3. Сизов А. П. О новом подходе к исчислению размера ущерба, вызываемого захламлением, загрязнением и нарушением городских земель/ Сизов А. П., Медведева О. Е., Клюев Н. Н., Строганова М. Н., Самаев С. Б., Малеев И. М. // Почвоведение, 2001, № 6. - С. 732-740.

4. Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды / Федорова А.И., Никольская А.Н. - М. - 2001. - 288 с.

Annotation

Phytotesting of urban soils with the help of lettuce (Lactuca sativa) and white clover (Trifolium repens). O.M. Shabalin, TN. Demyanenko. Krasnoyarsk State Agrarian University, Krasnoyarsk, Russia

The article deals with the comparative data of soil phyto testing in Krasnoyarsk districts which differ by pollution degree. The testing was conducted with the help of two test plants - (Lactuca sativa) and (Trifolium repens). The authors give these plants suitability assessment for diagnostics of different physical and chemical city soil parameters.

Размещено на Allbest.ru