XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Введение

На протяжении длительного времени во многих районах Республики Казахстан можно наблюдать ухудшение экологической обстановки. Активный рост промышленности, транспорта, энергетики и сельского хозяйства приводит к систематическому увеличению антропогенных выбросов в окружающую среду. На значительных площадях происходит загрязнение земель химическими и другими веществами и соединениями, захламление земель отходами производства и потребления. Наиболее характерно загрязнение земель для территорий, примыкающих к промышленным предприятиям, автомобильным трассам и нефтепроводам [1].

Почвы занимают особое место в экологических системах и выполняют огромное количество функций. Важнейшая из них – экологическая, обеспечивающая жизненное пространство для человека и живых организмов.

Одной из сложнейших экологических проблем является радиационное загрязнение территории Казахстана. Огромную проблему для Казахстана представляют радиоактивные отходы [2].

Увеличение производства и выброса химических веществ в окружающую среду достигло стадии, когда человек и общество больше не в состоянии контролировать их воздействие.

Использование живых или неживых организмов в биотестах, биоиндикации и биомониторинге, тем временем, является общепринятым методом определения неорганических и органических загрязнителей.

Биоиндикаторы - это организмы или сообщества организмов, содержание определенных элементов или химических соединений в которых и чья морфологическая, гистологическая или клеточная структура, метаболически-биохимические процессы, поведение или популяционная структура, включая изменения в этих параметрах, предоставляют информацию о качестве окружающей среды или характере изменений окружающей среды.

Фитотоксичность почвы – это свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений. Необходимость определения этого показателя возникает при мониторинге химически загрязненных почв. Начало проявления фитотоксичности коррелирует с ПДК. Уменьшение числа проростков в загрязненной почве, по сравнению с контролем более чем в несколько раз, свидетельствует о значительной деградации почв и снижении ее продуктивности, потере способности почвы к самоочищению [3-6].

Материалы и методы

Определить степень токсичности почвы также можно с помощью биотестирования. 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. В данной работе было проведено исследование комплексных методов восстановления земель, а также определение степени фитотоксичности почв города Шымкент и Туркестанской области. Изучение эколого-биологического загрязнения почв, сельскохозяйственных культур стойкими пестицидами, тяжелыми металлами и радионуклидами в различных почвенно-климатических зонах Туркестанской области.

Для этого было изучено влияние образцов почв, содержащие токсичные вещества, а также фитотоксичность почв и почвенных микроорганизмов, а также была проведена оценка эффективности технологии фитоэкстракции тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами при антропогенном загрязнении почвы.

Эксперимент реализован по следующим основным направлениям деятельности: выбор точек отбора проб в различных геохимических ландшафтах Туркестанской области, отбор, разработка и внедрение методов восстановления растительных и почвенных образцов; Отбор проб для исследования, выбор и разработка соответствующих методов анализа; подготовка проб к анализу.

Основная часть

В данной работе используется метод выращивание семян проводили по методике Н.В. Маячкиной, М.В. Чугунова «Токсилогическая оценка почвы».

Первым шагом для начала эксперимента мы используем почвенную вытяжку.

Для определения фитотоксичности почвы готовят почвенную вытяжку. Для этого около 200—250 г почвы смешивают с 0,5 л отстоянной водопроводной воды и выдерживают 1—2 часа, периодически взбалтывая, после чего суспензию отстаивают и фильтруют; воду используют для тестов. Тесты фитотоксичности воды и почвенных вытяжек принципиально одинаковы и будут рассматриваться вместе.

Для этого было изучено влияние образцов почв, содержащие токсичные вещества, а также фитотоксичность почв и почвенных микроорганизмов, а также была проведена оценка эффективности технологии фитоэкстракции тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами при антропогенном загрязнении почвы.

Чувствительность разных культур растений к примеру злаковых к разным вредным веществам неодинакова. В идеальном варианте тест нужно проводить на тех культурах, которые будут выращиваться, но это не всегда возможно. При тестах на проростках желательно использовать семена строго определенного сорта. Тест фитотоксичности на проростках представлен в таблице 1. Влияние фитотоксичности почвы на всхожесть семян представлены в таблице 2. Всхожесть семян — это количество появившихся всходов. Энергия прорастания зависит от жизнеспособности семян, чем и определяется быстрота их прорастания. Семена с высокой энергией прорастания раньше и дружнее всходят. В данном случае всхожесть и энергия прорастания выше у ржи и пшеницы, что подтверждается данными приведенными в таблицах 1 и 2.

Результаты

Всхожесть семян в проведенной почвенной вытяжке выше в почве взятой с наименее загрязненной территории, это видно по результатам опыта.

Степень и качество прорастания зависит от жизнеспособности семян и степени загрязнения почвы, чем и определяется быстрота их прорастания. Опытные образцы, засеянные в почву с меньшим уровнем загрязнения обладают высокой энергией прорастания и раньше и дружнее всходят. В данном случае всхожесть и энергия прорастания выше у ржи, что подтверждается данными приведенными в таблицах.

Разработаны критерии фитотоксичности по всхожести испытуемых тест-растений. Разница в 10% не принимается во внимание – почва считается экологически чистой. Снижение числа проростков в опытном варианте по сравнению с контрольным на 10 – 30% говорит о слабой фитотоксичности почвы. Разница от 30 до 50% указывает на среднюю степень фитотоксичности почвы, а выше 50% – свидетельствует о высокой (недопустимой) степени фитотоксичности почвы.

Влияние фитотоксичности почвы на скорость прорастания семян представлены в таблице 1,2,3.

Заключение и выводы

Основываясь на проведенный нами эксперимент можно наблюдать различия во время эксперимента во всхожести семян, а также длины проростков корней что связано с высокой токсичностью почв в регионах Туркестанской области. Наиболее ярко различия выражены в случае определения длины корней. Есть ожидаемые прогнозируемые различия в состоянии загрязнения почв на территории города где наблюдается повышенное антропогенное загрязнение.

Таким образом, проведенные исследования всхожести семян злаковых культур, а в частности пшеница сорта яровой и длины их проростков показали, что исследуемые почвы на территории города, в частности образцы почв, взятых с дендропарка и участка за пределами города. относятся к экологически более чистым или слабо фитотоксичным, нежели остальные образцы почв, и не являются опасными для окружающей среды и здоровья человека. Закономерно можно сделать вывод что фитотоксичность почв, взятых с разных образцов почв, заметно различается и варьируется в зависимости от степени антропогенного загрязнения.

Таблицы

Таблица 1

Всхожесть семян, в %

Злаковая культура	участок№1	участок №2	участок №3	участок №4	Среднее значение
Пшеница (яровая)	70	100	50	90	77,5
Рожь (озимая)	10	90	10	30	35
Ячмень (озимый)	20	40	20	20	25

Таблица 2

Энергия прорастания семян, в %

место отбора проб	пшеница	рожь	ячмень
участок№1	70	10	20
участок№2	100	90	40
участок№3	50	10	20
участок№4	90	30	20

Таблица 3

Число проросших семян за каждые сутки, шт

Злаковая культура	1 день	2 день	3 день	4 день
Пшеница (яровая)	-	3	6	-
Рожь (озимая)	-	-	1	-
Ячмень (озимый)	-	1	2	-

Иллюстрации

Рисунок 1. Всхожесть семян пшеницы на 8 день определения фитотоксичности исследуемых почв

Список литературы

1 Девятова Т.А. Биодиагностика техногенного загрязнения почв // Экология и промышленность России. 2006. Январь. – С. 36 – 37

2 Евреинова А.В., Колесников С.И. Влияние загрязнения черноземов тяжелыми металлами на рост и развитие растений // Материалы IV Международного симпозиума «Степи северной Евразии». Оренбург. 2006.

3 Синдирева А.В., Ловинецкая С.Б. Оценка фитотоксичности почвы, загрязненной нефтепродуктами. вестник нгау (новосибирский государственный аграрный университет). 2017; С 116-121.

4 Монин А. С.. Шишков Ю.А. Глобальные экологические проблемы. — М.: Знание, 2008

5 Архипова Н.П. и др. Почвенная химия и корневые накопления искусственных радионуклидов в урожае сельскохозяйственных растений. //Почвоведение, 2009, № 11,- С.40.

6 Кузнецов П.В. Оценка барьерно-геохимических функций почв лесопарков Петрозаводска и Москвы: Автореф. дисс. канд. биол. наук. – Москва, 2011. – 22 с

7 Смирнова Т.С., Панина Ю.Ю. Мониторинг углеводородного загрязнения почвы посредством анализа ее ферментативной активности // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2015. N 12. С. 33-38.

8 Прусаченко А.В. Экотоксикологическая оценка загрязнений тяжелыми металлами урбаноземов города: дис. канд. биол. наук. – Москва , 2011. – 179 с.

9 Киреева Н.А., Кузямхетов Г.Г., Мифтахова А.М., Водопьянов В.В. Фитотоксичность антропогенно-загрязненных почв –Уфа : Гилем, 2003. – 113 с.

10 Околелова А.А., Желтобрюхов В.Ф., Егорова Г.С. Экологическое почвоведение. Волгоград. ВолгГТУ. 2013. - 208 с

11 Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская И.Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении : учеб. Пособие. 3-е изд., перераб. – М. : Высшая школа. – 2006. – 334 с

12 Яковлев А.С., Евдокимова М.В. Экологическое нормирование почв и управление их качеством // Почвоведение. – 2011. – № 5. – С. 582–596

Код для цитирования: Скопировать