Зростання і розвиток рослин на грунті, забрудненої нафтою

В.П. Дєдков, АС. Гребенников, Н.І. Туркин (Калінінградський державний університет)

Забруднення природного середовища при нафтовидобутку і транспортування нафтопродуктів завдає величезної шкоди природі та економіці: деградують сільськогосподарські угіддя, падає врожайність сільськогосподарських культур, зменшується продуктивність лісів і лугів, вилучаються з господарського обороту значні площі родючих земель, забруднюються грунтові та підземні води. У той же час для природного відновлення забруднених земель потрібні сотні, а часом і тисячі років [1, 4]. Тому особливе значення в даний час набуває рекультивація земель, зіпсованих під час нафтовидобутку, її транспортування і використання продуктів її переробки.

Звичайні рекультиваційні заходи, що практикуються в даний час, - засипання забруднених ділянок грунтом, спалювання нафти та нафтопродуктів, вивезення забрудненого шару і його складування на звалищах [1, 5]. Однак ці заходи далеко не завжди сприяють відновленню грунтового родючості і часто самі наносять довготривалий екологічної шкоди природі. При спалюванні нафти відбувається різке зниження біопотенціал і забруднення атмосфери, загибель рослин і фітоценозів, накопичення токсичних і канцерогенних речовин у грунті і рослинах. При засипання нафти сповільнюються процеси її розкладання. Складування землі, забрудненої нафтою і продуктами її розпаду, створює вогнища вторинного забруднення не тільки грунтів, а й підземної і грунтової води [7].

Тому метою даної роботи було вивчення можливостей застосування вищих рослин в Як один з ланок у технологічному ланцюжку рекультивації грунтів, забруднених нафтою. Для цього на кафедрі ботаніки та фізіології рослин Калінінградського університету в період з 1990 по 1996 роки були поставлені експериментальні дослідження з оцінки впливу нафтового забруднення грунту на ріст і розвиток рослин.

МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Для проведення експериментів у лабораторії були використані пластмасові стаканчики з комплекту теплиці «Флора-1». Кожен стаканчик наповнювали грунтом -- середнім суглинком.

При вивченні впливу різних концентрацій нафти на розвиток рослин, у кожний стаканчик з грунтом додавали сиру нафту у кількості: 1, 5, 10, 20, 30 або 50 мл. Додану в стаканчики нафту ретельно перемішували з грунтом і виробляли полив водою з розрахунку 80% від повної вологоємності. Повторні поливи проводили через 2-4 дні, у міру просихання грунту.

Насіння різних дикорослих і сільськогосподарських рослин висівають по 10 штук на 1 стакан на глибину 1-2 см. фенологічні спостереження та вимірювання росту проводили через 1-3 дні за загальноприйнятими методиками [2]. Приріст рослин визначався по висоті надземної частини. Серед фенологічних показників у рослин реєстрували появу сходів, першого, другого, третього і четвертого справжніх листків [2].

Температуру повітря в лабораторії вимірювали тижневим термографія, а вологість - тижневим Гігрограф. Отримані дані були оброблені з використанням статистичних методів, загальноприйнятих у біологічних і еколого-фізіологічних роботах [3].

РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ

Відмінності в ступені забруднення почвогрунт виразно проявляють себе через особливості ростових процесів у рослин. Сумарний приріст паростків кукурудзи сорту "Жеребковскій" при концентрації нафти: 1, 5, 10 мл на 200 г грунту близький до контрольного варіанту без нафти.

Різке зменшення приросту спостерігається при концентрації 20 і особливо 30 мл на 200 г грунту, а при концентрації 50 мл на 200 г грунту насіння кукурудзи взагалі не проросли.

Фаза першого листа у проростків відзначалася з 7-го дня при концентрації нафти 0, 1, 5 і 10 мл на 200 г грунту. При концентрації 20 і 30 мл на 200 г грунту ця фаза відзначалася тільки на 9-й день досвіду. Поява третього справжнього листа при низьких концентраціях нафти відставало від контролю на 2-3 дні, а при концентрації 20 мл на 200 г грунту - на 7 днів. При більш високих концентраціях нафти в грунті третій справжній лист взагалі не утворився.

Аналогічні результати отримані і з іншими рослинами. Однак стійкість до нафтових забруднень у різних рослин різна.

Аналіз приросту різних рослин на грунті, забрудненої нафтою (30 мл на 200 г грунту), ясно показав, що найменш стійкі до нафтового забруднення пирій повзучий і двукісточнік тростинний, кормові боби, їжака збірна, овес, оскільки при такій концентрації нафти у грунті насіння навіть не зійшли. Найбільш стійкі до забруднення: ячмінь сорту «Роланд», соняшник сорту «Передовик», жито сорту «Вересень», тимофіївка лугова, сосна звичайна, кукурудза сорту «Жеребковскій», рудбекія шерстистий, конюшина луговий.

Вплив нафтового забруднення на ріст проростків соняшника сорту «Передовик» залежить від механічного складу грунту.

Приріст рослин на грунті, забрудненої нафтою (20 мл нафти на 200 г грунту), зменшується в ряді: глина - важкий суглинок - легкий суглинок, а на піщаній грунті насіння взагалі не зійшли.

Аналіз розвитку паростків соняшника показує, що поява другої пари справжніх листя на грунтах, забруднених нафтою, затримується на грунтах з більш легким механічним складом.

Так, на глинистому грунті з нафтою друга пара справжніх листків з'явилася з затримкою в 1 день, на важкому суглинку - на 2 дні, на легкому суглинку - в 5 днів.

Аналогічні результати отримано також для вікі ярої, люпину жовтого, кукурудзи сорту «Жеребковскій-86».

Таким чином, інгібірує, нафти на ріст і розвиток рослин сильніше проявляється на більш легких за механічним складом грунтах, що, мабуть, пов'язане з більшою адсорбцією нафти на поверхні частинок у важких грунтів. Це ж положення ілюструється і в дослідах з різними способами внесення нафти: на поверхню грунту або перемішуючи її з грунтом (див. рис. 4 на с. 40).

Приріст кормових бобів істотно менше при внесенні нафти (20 мл на 200 г грунту) на поверхню грунту, в порівнянні з перемішуванням нафти з грунтом, а насіння кукурудзи навіть не проросли при внесенні нафти на поверхню, у той час як при перемішуванні нафти з грунтом, приріст склав близько половини від контролю.

При розвитку кормових бобів (мал. 5) на грунті, перемішаної з нафтою, раніше з'являються сходи і перші справжні листи, ніж у рослин на грунті, з забрудненої поверхнею.

При повторних посівах однієї і тієї ж культури на забруднений грунт спостерігається зменшення інгібуючої дії нафти на розвиток рослин. П'ять послідовних посівів проводили з інтервалом в два місяці на цю ж грунт, забруднену нафтою (20 мл на 200 г грунту). Розвиток мишачого горошку на забрудненої грунті при повторних посівах представлено на рис. 6.

Рослини, посаджені одночасно з внесенням нафти в грунт, загинули через чотири дні після сходів. Рослини, посіяні через два і чотири місяці після нафтового забруднення, утворили по два справжніх листа. Четвертий і п'ятий посів відповідно - через п'ять і вісім місяців розвинули, як і в контролі, по три справжніх листа. Причому, якщо в четвертому посіві тільки 70%

рослин утворили три справжніх листа, то у п'ятому посіві третій справжній лист утворили 100% рослин. Разом зі зменшенням інгібуючої дії нафти на розвиток при повторних посівах помітно збільшується приріст мишачого горошку.

Аналогічні закономірності відзначалися у всіх досліджених рослин: двукісточніка тростинного, кукурудзи сорту «Жеребковскій-86», їжаки збірної, овсяниці соломи сорту «Доткіевскоя», костреца безостий сорту «Козароваческій», Райграс пасовищного, люпину жовтого, кормових бобів, соняшнику сорту «Передовик».

Таким чином, токсичність грунту, забрудненої нафтою, зменшується з кожним наступним посівом.

Зростання і розвиток рослин на грунті, забрудненої нафтою, вивчали при температурах плюс 15, 25, 35 ° С. Зростання кормових бобів на забрудненій грунті істотно нижче при всіх вивчених температурах. При цьому приріст одного рослини на за-

Таким чином, найбільш негативний вплив на зростання проростків бобів нафту чинила при 15 ° С, а найменш негативний - при +25 ° С. Цю ж закономірність відображають дані по розвитку кормових бобів. Проростки бобів при 15 ° С розвинули в контролі без нафти 3 справжніх листа, а з нафтою тільки один справжній лист. При 25 ° С і в контролі, і у варіанті з нафтою рослини розвинули по три справжніх листа. При підвищенні температури до +35 ° С у контролі відзначається початок появи третього цього листа, а у варіанті з нафтою - тільки два справжні листа.

Аналогічні дані отримані з проростками кукурудзи сорту «Жеребковскій» і ячменю сорту «Роланд».

При це токсичні дії грунту, забрудненої нафтою, найбільш слабо виявлялися при температурах, близьких до оптимальних для росту і розвитку досліджених рослин.

Вплив бензину, гасу, машинного масла і мазуту (20 мл на 200 г грунту) вивчали на конюшині луговому, соняшнику сорту «Передовик» й ячмінь сорту «Роланд». Під дією машинного масла й мазуту розвиток конюшини лугового гальмувалося: сходи з'явилися на два дні пізніше, ніж у контролі, і з'явився тільки один справжній лист, тоді як у контролі - три справжніх листа. На грунті, забрудненої бензином або гасом, сходи конюшини взагалі на з'явилися. Більше сильно діє бензин і гас зробили також на соняшник і ячмінь. При це сходів ячменю під дією бензину і гасу взагалі не спостерігалося. Ці дані вказують на те, що дія більш легких фракцій нафти для рослин токсичніша.

Таким чином, досліджені рослини сильно відрізняються по стійкості до нафтового забруднення, витримуючи до 150-200 мл на 1 кг грунту. При цьому токсичність грунтів зменшується на важких за механічним складом грунтах, при перемішуванні грунтів з нафтою, при оптимальних для даної рослини температурах, під впливом важчих фракціяй нафтопродуктів і з плином часу (2-10 місяців) після забруднення.

Надані дані можуть бути використані для розробки технології фітомеліораціі земель, забруднених нафтою.

Список літератури

1. Андерсон Р.К., Мукатонов А.Х., Бойко Т.Ф. Екологічні наслідки забруднення грунтів нафтою// Екологія. 1980. № 2. С.256-263.

2. Бейдеман І.М. Методика вивчення фенології рослин і рослинних угруповань. Новосибирск: Наука, 1974. 154 с.

3. Гублера Е.В., Генкин А. Застосування непараметричних критеріїв статистики в медико-біологічних дослідженнях. Л.: Медицина, 1973. 141 с.

4. Ізмайлов Н.М., Піковський Ю.І. Рекультивація земель, забруднених при видобутку і транспортування нафти і нафтопродуктів// Відновлення нафтозабруднених грунтових екосистем. М.: Наука, 1988. С.220-230.

5. Колесников Б.П. Рекультивація техногенних ландшафтів// Людина і середовище проживання. М.: Наука, 1974. С.220-232.

6. Невзоров В.М. Про шкідливий вплив нафти на грунт і рослини// Изв. ТСХА. 1976. № 2. С.164-165.

7. Стеревская Л.В., Яранцева Л.Д. Про вплив на рослини забрудненого грунту при бурінні та розвідки на нафту і газ// Рослини та промислова середу. Київ: Наук. думка, 1976. С.73-75.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://elib.albertina.ru