Способ оценки фитотоксичности нефтезагрязненной почвы

Способ оценки фитотоксичности нефтезагрязненной почвы

Реферат

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
ИГ2/ИГ1>1	Отсутствие токсичности
ИГ2/ИГ1=1	Низкий уровень
ИГ2/ИГ1<1	Высокий уровень
ИГ2/ИГ1=0	Очень высокий уровень
∗ИГ1 - интенсивность гуттации 1-суточных проростков; ИГ2 - 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,см2	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

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 ИГ₂/ИГ₁>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 ИГ₂/ИГ₁>1 свидетельствует об отсутствии фитотоксичности почвы.

При концентрации нефти в почве, равной 3 г/кг, интенсивность гуттации с возрастом проростков не изменяется (табл.3), и, соответственно, при этом отношение ИГ₂/ИГ₁=1. Как показано выше, на основании реакций растений (табл.1, 2) при данной концентрации поллютанта регистрировался низкий уровень фитотоксичности почвы.

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 ИГ₂/ИГ₁<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).

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 ИГ₂/ИГ₁=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.

1. Способ оценки фитотоксичности нефтезагрязненной почвы, включающий посев в эту почву наклюнувшихся семян злаков, их проращивание при постоянных оптимальных внешних условиях и измерение в 1-суточном возрасте интенсивности гуттации, отличающийся тем, что 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 относительного уровня фитотоксичности нефтезагрязненной почвы: при показателе ИГ₂/ИГ₁>1 токсичность отсутствует; ИГ₂/ИГ₁=1 - низкий уровень токсичности, при ИГ₂/ИГ₁<1 - высокий уровень токсичности; при ИГ₂/ИГ₁=0 - очень высокий уровень токсичности, гдеИГ₁ - интенсивность гуттации 1-суточных проростков;ИГ₂ - интенсивность гуттации, измеренной дополнительно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность гуттации измеряют дополнительно в возрасте проростков 3-4 суток от всходов.