Ріст і розвиток бур'янів в умовах
техногенного забруднення грунту
Кірєєва Н.А., Міфтахова А.М., Кузяхметов Г.Г.
Основними
техногенними забруднювачами навколишнього середовища в Республіці Башкортостан є
нафта та продукти її переробки. У попередніх роботах [1, 2] нами показано, що
для низки сільськогосподарських рослин нафтозабруднених грунт є
токсичною. У той же час відомо, що бур'янисті рослини більш стійкі до
антропогенних впливів. Так, Л. В. Етеревской, Л. Д. Яранцевой [3] показано,
що в травостої грунтів, забруднених при бурінні та розвідки на нафту і газ,
переважали пирій повзучий, мятлик вузьколистий та ін стійкими до забруднення нафтою,
за даними М. Н. Гашева зі співавторами [4], в підзоли середньої тайги є осоки,
Ситникова.
В
комплексі меліоративних прийомів істотне значення має посів
фітомеліоратівних культур. Фітомеліорірующіе дію трав визначається їх
здатністю створювати надземну і підземну біомасу, а також властивістю
рослин вибірково накопичувати ті чи інші елементи в залежності від
фізіологічних особливостей трав і екологічних умов [5-9].
При
проведення маршрутних досліджень нафтозабруднених ділянок Башкирії були
виявлені такі рослини, як звездчатка середня, пирій повзучий, куряче
просо. Подібна стійкість робить можливим використання цих рослин для
сідераціі при фіторекультіваціі.
З
метою перевірки даного припущення проводилися дослідження щодо впливу
різних доз нафти на ріст і розвиток рослин звездчаткі, пирію і курячого
проса в лабораторних та польових умовах.
Звездчатка
середня або мокриці (Stellaria media L.) - злісний бур'ян просапних і
городніх культур - росте по сирим місцях, у лісах, садах і парках, утворюючи
зарості, засмічуючи посіви.
Пирій
повзучий (Elytrigia repens L.) - багаторічний дліннокорневіщний
трудноіскоренімий бур'ян, цінне сінокісні і пасовищне рослина. Відомо,
що пирій характеризується високою стійкістю до несприятливих факторів
зовнішнього середовища: посухи, морозів, засолення та ін
Куряче
просо або ежовнік звичайний (Echinochloa crusgalli L.) - поширений
злісний бур'ян, що росте біля доріг, у ровах, у вологих місцях, на полях,
гарне кормова рослина.
При
посіві насіння цих рослин у нафтозабруднених грунтах сходи пирію з'явилися на
3-й, звездчаткі на 4-й і курячого проса - на 5-й день (табл. 1). Лабораторні та
польові досліди показали, що фітотоксичність грунту знаходиться в прямій залежності
від інтенсивності і тривалості забруднення. Виявлено, що ступінь
інгібування росту і розвитку рослин пропорційна дозі нафти. Так,
нафтове забруднення зробило негативний вплив на проростання пирію відразу
після висіву насіння в грунт. Це пояснюється як токсичністю самої нафти, так і
придбанням грунтом гідрофобних властивостей.
Аналогічна
картина спостерігається і в насінні звездчаткі і курячого проса. Через 4 дні сходи
звездчаткі і через 5 - сходи курячого проса, так само, як і пирію, з'явилися недружно,
причому чим вище концентрація нафти, тим менше число проростків.
інгібуючу
дію нафти спостерігалося при рівні забруднення вище 2%. Енергія
проростання, що враховується протягом 3-10 днів з дня посіву, в контролі
дорівнювала 100%. У міру проростання насіння зі збільшенням дози забруднювача ця
величина знижувалася, і при 20%-м забруднення грунту насіння пирію, звездчаткі і
курячого проса взагалі не проростали.
Таблиця
1. Вплив нафти на проростання насіння звездчаткі і курячого проса (% від
контролю)
Дози нафти,%
Звездчатка,%
Куряче просо,%
Дні
4
6
8
15
5
8
15
0
44
60
72
73
51
62
70
1
38
47
56
59
42
48
61
2
22
33
47
53
30
32
58
4
32
43
56
56
36
42
54
6
26
37
49
59
26
36
56
8
19
40
46
50
24
38
50
10
10
25
39
55
14
22
45
Таблиця
2. Ріст і розвиток вегетативних органів звездчаткі середньої в залежності від
рівня нафтового забруднення (наведені середньостатистичні величини)
Морфологічні ознаки
Дози нафти,%
0
1
2
4
6
8
10
Довжина стебла, мм
92,65
36,57
26,7
22,75
15,00
16,33
15,87
Кількість пар листя
7,9
4,9
4,29
3,75
3,46
3,67
3,8
Довжина середнього листа, мм
7,8
3,88
2,36
2,03
1,64
1,99
1,84
Ширина середнього листа, мм
6,1
2,95
1,44
1,20
0,94
1,08
1,06
Довжина головного кореня, мм
47,10
14,05
11,43
9,38
9,53
5,67
5,93
Загальна довжина кореня, мм
138,5
49,95
44,70
26,25
28,87
27,2
19,4
Довжина бічних коренів, мм
9,68
5,8
5,69
7,88
5,81
4,24
4,18
Спостереження
за ростом і розвитком рослин велися протягом дослідів. Одним з найбільш
інформативних показників росту рослин є їхня висота. Нафта згубно
діє на пророслі рослини. При всіх концентраціях нафти на початку
вегетації ріст рослин у висоту відставав від контролю, при різних дозах
висота рослин була в 2 і більше разів нижче, ніж у контролі (табл. 2, рис. 1).
Для пирію встановлено, що нафтове забруднення грунтів надало інгібуючу
дію на ріст рослин у висоту при самій мінімальній дозі забруднювача (0,5
% Від ваги грунту). Для звездчаткі і курячого проса інгібування росту
починалося з 1%-й дози забруднювача. Неважко помітити, що довжина надземної
частини рослин в дослідних варіантах із збільшенням концентрації нафти різко
знижується (рис. 2). При забрудненні грунтів від 6% до 15% загинуло більш ніж 50%
рослин. Вкрай несприятливі умови як для проростання насіння, так і для
вегетуючих молодих рослин склалися при 20%-му рівні забруднення. У цьому
випадку відзначалися поодинокі сходи, які гинули на 5-8 день після
появи. Звертає на себе увагу деяке збільшення висоти рослин при
дозах 6-8%, що можна пояснити предлетальним стресом у досвідчених рослин
(рис. 1).
Рис.
1. Вплив різних доз нафти на висоту рослин (середньостатистичні
величини за 30 днів вегетації).
інгібуючу
вплив нафту справила на формування другого листа у рослин. Якщо в
контрольному варіанті досвіду поява другого листа у рослин пирію починалося
на четвертий день, у звездчаткі і курячого проса на п'ятий день після появи
сходів, то при забрудненні грунту нафтою (0,5-6%) поява другого листа
затримувався на 3-6 днів, а при 8%-му рівні забруднення другий лист, як
правило, взагалі не формувався. Поява третього листа відзначалося тільки у контролі.
Знижувалася і кількість пар листків (табл. 2).
При
вивченні впливу нафтового забруднення грунтів на листову поверхню виявлено,
що збільшення загальної листової поверхні не відбувалося. Навпаки, навіть низькі
дози нафти (0,5-2%) гнобили формування листкової поверхні у рослин
звездчаткі (табл. 2), пирію (мал. 2), курячого проса, що пов'язано зі зниженням
як довжини, так і ширини листа (табл. 2).
Інтерес
представляє вивчення впливу нафтового забруднення на розвиток кореневої
системи. При 0,5%-м забруднення грунту зазначалося стимулюючу дію на
ріст первинного кореня пирію. При подальшому збільшенні рівня забруднення довжина
первинного кореня пирію відповідно зменшувалася. Низькі дози нафти (0,5-4%)
стимулювали освіта коренів пирію, їх кількість зростала за
порівнянні з контролем. При високих же дозах (6-25%), навпаки, кількість
коренів у пирію зменшувалася. При цьому зменшувалася і їх загальна довжина (рис. 2).
Рис.
2. Розвиток пирію при різних рівнях забруднення сіркою лісовий грунту товарної
нафтою.
Цілком
інша картина спостерігалася у звездчаткі. Нафта зробила особливо сильний вплив
на довжину коренів. Загальна довжина коренів рослини звездчаткі навіть при 1%-м
забрудненні становила лише 2/3 від довжини коренів у контрольному варіанті. При 8
%-му рівні забруднення загальна довжина коренів рослин звездчаткі була в два рази
менше довжини коренів рослин, що виросли на незабрудненій грунті (табл. 2).
Аналогічна закономірність спостерігалася і для рослин курячого проса. Все це
надавав істотний вплив на подальший розвиток рослин, запізнювання
фенофаз в порівнянні з контролем на 5-10 днів. Досвідчені рослини в більшості
варіантів відрізнялися тим, що у них затримувалося формування листя,
генеративних органів. Так, при рівні забруднення в 1% наступ фази
бутонізації затримувався на 4-5 днів. При більш високому рівні забруднення
рослини взагалі не приступили у фазу бутонізації.
Цікаво
простежити реакцію рослин на поступове забруднення грунту. Підвищення сили
впливу фактора в градації 1, 2, 4, 6 і т.д. викликає достовірно розрізнювальне
зниження висоти рослини в порівнянні з попереднім рівнем забруднення нафтою.
Більш високі дози нафти (8% -10%) викликали незначне в порівнянні з
попередніми дозами зниження темпів росту рослин (табл. 1, рис. 1). Це
явище спостерігалося і по відношенню до окремих морфологічними ознаками: довжині
і ширині середнього листа, довжині коренів і т.д. (табл. 2). Порівняння значень
морфологічних ознак рослин, наприклад, звездчаткі (табл. 2), вирощених
на нафтозабруднених грунті, з контрольними рослинами показало наявність
достовірної різниці між ними.
В
польових умовах на другий рік після забруднення низькими дозами нафти рослини
з'явилися недружно, росли і розвивалися невиравненно. Нафта збільшувала довжину
вегетаційного періоду; при цьому висота рослин на забрудненій грунті не
досягала величини контрольного рівня. У забрудненої (0,5% -4%) грунті
знизилася величина врожаю надземної частини. Під впливом нафти в два рази
знизилося вміст білка у сухій масі сіна пирію. У зеленій масі
звездчаткі, пирію, курячого проса виявилося вміст 3,4-бенз (а) пірену,
значно (у 10-15 разів) перевищує фонові значення ГДК, що виключає
можливість використання цих рослин у якості кормової культури. Однак
з огляду на здатність до утворення дереново, пирій можна рекомендувати для
залуження нафтозабруднених грунтів з метою відновлення родючості.
Список літератури
Кірєєва
Н.А., Юмагузіна Х.А., Кузяхметов Г.Г. Ріст і розвиток рослин вівса на грунтах,
забруднених нафтою// Сільське. біологія. 1996. № 5. С. 48-54.
Кірєєва
Н.А., Новосьолова Є.І., Кузяхметов Г.Г. Продуктивність сільськогосподарських
культур на нафтозабруднених і рекультівіруемих грунтах// Екологічні
проблеми Республіки Башкортостан. Уфа: БГПІ, 1997. С. 293-299.
Етеревская
Л.В., Яранцева Л.Д. Про вплив на рослини забруднень грунту при бурінні і
розвідці на нафту і газ// Рослини та промислова середу. Київ: Наукова думка,
1976. С. 73-75.
Гашева
М.Н., Гашев С.М., Соролютін А.В. Стан рослинності як критерій
порушення лісового біоценозів при нафтовому забрудненні// Екологія. 1990. № 2.
С. 77-78.
Новикова
А.Ф., Гололобова А.В. Про меліорацію солонців темно-каштанової підзони
Кустанайської області// Грунтознавство. 1976. № 4. С.
97-106.
Cunningham S.D., Berti W.R., Huang
J.W. Phytoremediation of contaminated soils// Trends Biotechnol. 1995. № 9. P.
393-397.
Gill H.S., Abrol J.P. Salt affected
soils, their afforestation and its ameliorating on fluency// Internet. Tree
Gropes J. 1991. № 6. P. 239-260.
Prichard T.Z. Soil amendments in
altalta production// Proc. 121 California altalta symp. S. 1. 1991. P. 85-91.
Schofield N.I., Bari M.A. Valley
reforestation to lower saline groundwater tables: Results from Stene S farm,
western Australia// Austral. J. Soil. Res. 1991. № 5. P. 635-650.
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.bashedu.ru
