Влияние нефтяного загрязнения на рост проростков хвойных видов древесных растений в условиях вегетационного опыта Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

только навоза. Наибольший прирост гумуса получен в варианте ^вРК + навоз, после третьей ротации севооборота содержание гумуса увеличилось в сравнении с исходным на 0,41%. Действие соломы на гумусовый режим в дозе, не превышающей 2,0 т/га севооборотной площади, несущественно.

Определение содержания лабильного органического вещества свидетельствует, что наибольшее количество мортмассы накапливается на фоне внесения полного минерального удобрения ^28Р65К28) в комплексе с соломой — 1,37 т/га, что на 28% выше, чем в варианте без удобрений (табл. 3). Преимущество вариантов комплексного применения минеральных удобрений соломы определялось суммарным возвратом органического вещества в почву. Следует отметить, что при использовании соломы, как раздельно, так и на фоне минеральных удобрений, наблюдалась тенденция увеличения мортмассы в почве.

Корреляционная связь урожайности яровой пшеницы с запасами мортмассы в слое почвы 0 — 25 см была на уровне высокой (г=0,81) и описывалась уравнением прямолинейной регрессии. Обогащение почвы мортмассой, активизирует почвенную биоту, улучшая при этом условия минерального питания, что в конечном итоге способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Таким образом, для сохранения почвенного плодородия, наряду с прогрессивным повышением урожайности сельскохозяйственных культур, ре-

шающее значение имеет использование в земледелии региона ресурсосберегающих агротехнологий, предусматривающих комплексное использование биологических ресурсов, рациональных доз минеральных удобрений и почвозащитных обработок почвы.

Библиографический список

1. Богданов, Н. И. Состав гумуса черноземов Западной Сибири / Н. И. Богданов // Тр. конф. почвоведов Сибири и Дальнего Востока. — Новосибирск, 1976. — 40 с.

2. Холмов, В. Г. Минимальная обработка, плодородие почвы и урожай зерновых при интенсификации земледелия южной лесостепи Западной Сибири: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук / В. Г. Холмов. — Омск, 1989. — 32 с.

3. Гамзиков, Г. П. Влияние длительного систематического применения удобрений на органическое вещество почв / Г. П. Гамзиков, М. Н Кулагина // Почвоведение. — 1990. — № 11. - С. 57-67.

ВОРОНКОВА Наталья Артемовна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры физической химии Омского государственного технического университета.

БАЛАБАНОВА Наталья Фёдоровна, научный сотрудник лаборатории агрохимии ГНУ СибНИИСХ. Адрес для переписки: e-mail: voronkova.67@bk.ru

Статья поступила в редакцию 15.10.2012 г.

© Н. А. Воронкова, Н. Ф. Балабанова

УДК 630*581:504.5(571.13) Д. И. ГРИГОРЬЕВ

Л. В. ДОЛЖАНКИНА Е. В. ДОНЕЦ

Омский государственный педагогический университет

Омский филиал Сибирского университета потребительской кооперации, г. Новосибирск

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА РОСТ ПРОРОСТКОВ ХВОЙНЫХ ВИДОВ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ВЕГЕТАЦИОННОГО ОПЫТА

В статье рассматривается влияние нефтяного загрязнения на рост проростков хвойных видов древесных растений в условиях вегетационного опыта.

Ключевые слова: проростки, нефть, нефтяное загрязнение, хвоинки.

В последнее время вопросы охраны окружающей среды при освоении нефтегазовых месторождений приобретают особую остроту в связи с расширением масштабов и увеличением объемов добычи углеводородного сырья [1]. Предприятия отраслей

нефтяного энергетического комплекса оказывают значительное техногенное воздействие на окружающую среду. Последствия такого воздействия нередко проявляются на значительных расстояниях от источника загрязнения.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012

Рис. 1. Длина хвоинок у проростков хвойных видов древесных растений при разных концентрациях нефти

концентрация нефти, л/м2

■ сосна обыкновенная

----лиственница сибирская

■ ель сибирская

Рис. 2. Длина корешков проростков хвойных видов древесных растений при разных концентрациях нефти

Для достижения достаточно эффективного управления лесными биогеоценозами и вновь создаваемыми лесными экосистемами в районах нефтедобычи важным ключевым звеном является изученность адаптации у видов древесных растений к нефтяному воздействию [2]. Поэтому была отмечена необходимость более детального изучения нефтяного загрязнения в наиболее уязвимый период жизни древесных растений — на стадии прорастания семян.

Западная Сибирь относится к числу регионов, в наибольшей степени пострадавших от различных экологических нарушений в период индустриализации и широкомасштабного вовлечения природных

ресурсов страны в хозяйственный оборот [3]. В результате строительства буровых установок и деятельности нефтедобывающих предприятий и объектов производственной инфраструктуры значительные площади лесных экосистем севера Омской области нарушены и постепенно теряют способность к самовосстановлению.

Цель исследования: выявить закономерности влияния сырой нефти на рост проростков хвойных видов древесных растений в лабораторных условиях.

Задачи исследования:

1. Выявить воздействие сырой нефти на проростки хвойных видов древесных растений в условиях вегетационного опыта.

2. Изучить динамику роста проростков исследуемых видов древесных растений в зависимости от концентраций нефти.

3. Установить предельно допустимые дозы нефти на основные виды древесных растений в фазе прорастания семян.

Научная новизна работы и теоретическая значимость результатов исследований. Впервые исследовано влияние нефтяного загрязнения в наиболее уязвимый период жизни древесных растений — на стадии прорастания семян.

Полученные результаты позволяют дополнить эколого-биологическую характеристику хвойных видов древесных растений по их устойчивости и являются основой для создания нормативной базы по контролю нефтяного загрязнения в лесных экосистемах.

Методика и объекты исследований. Объектом исследования являлись семена сосны обыкновенной, лиственницы сибирской и ели сибирской.

В качестве субстрата был использован промытый речной песок ^ = 0,5 мм). Перед внесением нефти был проведен расчет площади кюветы весовым методом и методом палетки.

Перед посевом был увлажнен песок. Каждый вариант опыта закладывался в трехкратной повторности. В каждой повторности равномерно высеивалось по 50 штук семян хвойных видов древесных растений.

В контроле была использована отстоянная водопроводная вода. Через сутки было произведено внесение нефти в следующих дозах (табл. 1) из расчета площади кюветы.

После закладки опыта наблюдения за ходом прорастания семян проводились ежедневно в течение 30 суток. Отмечались проросшие семена и наклюнувшиеся, а также некрозы, побурения корешков и хвои и гибель проростков.

Полученные экспериментальные данные были подвергнуты статистической обработке с вычислением основных статистических параметров (Х,0-У-,±т-,Р

\ X X X X х/

Существенность различий между вариантами устанавливалась путем вычисления критериев Стью-дента (^ ) и Фишера (К ).

^ ' факт/ 1 ' факт.'

На прорастание семян влияют не только морфологические свойства семени (кожура, наличие или отсутствие тканей с запасом питательных веществ, величина зародыша и степень его развития), но и биохимические (характер белков, в том числе фи-тохромов и ферментов, присутствие тормозителей)

[4].

В стадии проростков у растений наблюдается самая низкая сопротивляемость действию внешних факторов и они менее устойчивы к недостатку влаги, высокой или низкой температуре, избытку токсических веществ и т.д.

По результатам проведённых исследований, было выявлено, что более интенсивный прирост корешков проростков можно отметить у ели. У лиственницы динамика роста корешков проростков представляет собой устойчиво ровный характер, с небольшими колебаниями во всех вариантах опыта. У ели и сосны носит скачкообразный характер. Резкий спад длины корешков наблюдался с дозой нефти более 0,1 л/м2 у сосны, а у ели — более 0,25л/м2. Для сосны и ели проявляется эффект стимуляции при дозе 0,05 л/м2. У сосны эффективная стимуляция проявляется при дозе 0,1 л/м2, а у ели при 0,25 л/м2.

Дозы нефти, использованные в опыте

№ варианта Доза нефти (л/м2) Внесено нефти в опыте (мл/м2)

I 0 0

II 0,01 0,0655

III 0,025 0,1631

IV 0,05 0,3005

V 0,075 0,4957

VI 0,1 0,7512

VII 0,125 0,8185

VIII 0,250 1,5024

IX 0,5 3,0048

X 0,750 4,9115

Анализ динамики длины хвоинок у проростков хвойных видов древесных растений показал (рис. 1), что наибольшая длина наблюдалась у сосны во всех вариантах опыта. Максимальная величина была отмечена при концентрации нефти 0,1 л/м2 и достигала почти 6 см. В последующих вариантах опыта наблюдалось стабильное устойчивое снижение этого показателя. Для лиственницы и ели было характерно близкое сходство при концентрациях нефти (0,01; 0,025; 0,05 л/м2). С концентрацией нефти более 0,075 л/м2 наблюдалось резкое различие между проростками ели и лиственницы. Проростки лиственницы держались до конца опыта, а у ели — погибли при концентрации нефти 0,25 л/м2.

Таким образом, можно сделать общий итог по длине корешков и хвоинок у проростков хвойных видов древесных растений при разных концентрациях нефти. Лиственница в течениее всего опыта держалась стабильно. А проростки сосны и ели реагировали на сырую нефть по-разному скачкообразно. Это аномалия хорошо просматривается на рис. 2. Данное явление, возможно, следует рассматривать как проявление стресса от воздействия сырой нефти на физиологическое состояние прорастающих семян. Древесные растения не обладают наследственными защитными механизмами, препятствующими поглощению компонентов сырой нефти или их действию. Устойчивость к нефтяному загрязнению в период прорастания семян древесных растений проявляется специфически для каждого вида и отдельных особей в пределах вида. Например, у лиственницы сибирской семена с защищены толстой кожурой и все загрязняющие вещества попадают в семя очень медленно.

Проведённый корреляционный анализ по материалам экспериментальных исследований изучения влияния нефти на рост корешков у хвойных видов древесных растений позволил установить, что связь во всех случаях обратная, отрицательная и достоверная (табл. 2).

При высоких концентрациях нефти в опытах форма, направление и степень корреляционной зависимости влияния нефтяного загрязнения на всхожесть семян хвойных видов древесных растений и рост корешков практически остались на прежнем уровне.

Корреляционный анализ зависимости среднего периода прорастания семян от концентраций нефти

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012

Корреляционная зависимость показателей прорастания семян и роста проростков хвойных видов древесных растений при разных дозах нефти

Показатели Сосна обыкновенная Лиственница сибирская Ель сибирская

Число проросших семян, шт. — 0,74±0,02 — 0,89±0,06 — 0,54±0,052

Абсолютная всхожесть семян, шт. — 0,75±0,017 — 0,86±0,06 — 0,55±0,052

Длина корешков проростков, в см — 0,87±0,02 — 0,50±0,06 — 0,91±0,052

Длина хвоинок проростков, в см — 0,83±0,02 — 0,96±0,06 — 0,93±0,052

Таблица 3

Результаты дисперсионного анализа зависимости показателей от концентрации нефти

Критерии Сосна обыкновенная Лиственница сибирская Ель сибирская р-Г Р-Т

Число проросших семян, шт. Абсолютная всхожесть,% м с в, о а с ао нр ио лр < с Длина хвоинок, см х и ш с о р. о ^ & Э сло ян, к 8 ие Чс к ^ а ь, £ Р 2 а 1 * со о бс сх < со м с в, о а с ао нр ио лр < с Длина хвоинок, см Число проросших семян, шт. Абсолютная всхожесть,% Длина проростков, см Длина хвоинок, см

V, 8,7 8,7 22,5 15,3 26 19,7 2,3 7,3 2,8 2,9 33,9 44,0 4,7 9,55 2,37 3,5

Чакт 4,2 4,2 6,1 6,1 6,8 5,9 9,7 10,3 3 3 7,5 8,6

R2* 0,55 0,55 0,76 0,69 0,79 0,86 0,89 0,92 0,29 0,30 0,83 0,86

Я2' — доля влияния фактора (концентрации нефти на показатели ...)

позволил установить, что она по форме отрицательная, достоверная при 0,1%-ном уровне значимости критерия Стьюдента и более выражена у лиственницы (г=—0,50) и ели (г=—0,54).

Сосна ±Q = 0,052; ±тх=0,017 Лиственница ±Q = 0,18; ±тх=0,06 Ель ±Q = 0,15; ±т =0,05

х

Результаты однофакторного дисперсионного анализа зависимости влияния нефти на прорастание семян изученных видов представлены в табл. 3. Согласно этим данным можно признать, что на всхожесть семян и длину корешков проростков достоверное влияние оказали исследованные концентрации нефти (Р<0,01).

Данное влияние можно объяснить результатами проведённых исследований уровня хромосомных нарушений в кончиках корешков проростков лиственницы, когда при увеличении концентрации нефти наблюдается рост числа аномалий с расширением их спектра [5, 6]. При этом рост корешков и хвоинок у проростков, изученных хвойных видов древесных растений проявилось в большей степени сосны и ели и в меньшей степени — на семенах лиственницы. Наряду с этим изменение обмена веществ, в частности энергетического, белкового, углеводного и ауксинового, при нефтяном загрязнении приводят к угнетению роста корешков проростков исследованных видов древесных растений. Менее интенсивный их рост при нефтяном загрязнении связан обычно с существенным ослаблением деления и особенно растяжения клеток.

Заключение. Таким образом, следует отметить, что в эксперименте более интенсивный прирост корешков проростков наблюдался у ели. У лиственницы динамика роста корешков проростков представляла собой устойчиво ровный характер, с небольшими колебаниями во всех вариантах опыта, а у ели и сосны носила скачкообразный характер. Наибольшая длина хвоинок наблюдалась у сосны во всех вариантах опыта. Максимальная величина была отмечена при концентрации нефти 0,1 л/м2.

В последующих вариантах опыта наблюдалось стабильное устойчивое снижение этого показателя. Для лиственницы и ели было характерно близкое сходство в динамике длины хвоинок во всех вариантах опыта. С концентрацией более 0,1 л/м2 наблюдается резкое различие у ели и лиственницы с сосной обыкновенной.

Библиографический список

1. Булатов, В. И. Нефть и экология: научные приоритеты в изучении нефтегазового комплекса / В. И. Булатов // Аналит. обзор / ГПНТБ СО РАН, Югорский науч.-исслед. ин-т информационных технологий. — Новосибирск, 2004. — 155 с.

2. Гашева, М. Н. Состояние растительности как критерий нарушенности лесных биоценозов при нефтяном загрязнении / М. Н. Гашева, С. Н. Гашев, А. В. Соромотин // Экология. — 1990. - № 2. - С. 77-78.

3. Григорьев, А. И. Экологические аспекты изучения лесных экосистем южной тайги Омской области / А. И. Григорьев, Е. В. Донец // Наука и образование: проблемы и перспективы : материалы науч.-практ. конф. с междунар. участием, Тара, 24-25 мая 2005 года / Естественные науки. — Ч. 1. — Тара, 2005. - С. 130- 134.

4. Другов, Ю. С. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов : практ. рук. / Ю. С. Другов ; отв. ред. Ю. С. Другов, А. А. Роди. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : БИНОМ, 2007. - 270 с.

5. Джамбетова, П. М. Исследование эколого-генетического влияния загрязнения почв нефтепродуктами на природные популяции растений и тест-системы : автореф. дис. ... канд. биол. наук / П. М. Джамбетова. - Нальчик : КБГУ, 2004. - 19 с.

6. Джамбетова, П. М. Изучение эколого-генетического влияния нефтезагрязнений на цитогенетические характеристики растений / П. М. Джамбетова // Естественные науки в решении проблем производства, экологии и медицины : материалы. Всерос. науч.-практ. конф., Грозный, 21 янв. 2006. - Назрань : Пилигрим, 2006. - С. 253-256.

ГРИГОРЬЕВ Аркадий Иванович, доктор биологических наук, профессор (Россия), заведующий

кафедрой экологии и природопользования Омского государственного педагогического университета (ОмГПУ).

ДОЛЖАНКИНА Людмила Владимировна, ведущий специалист по работе со студентами Омского филиала Сибирского университета потребительской кооперации, г. Новосибирск.

ДОНЕЦ Евгения Владимировна, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии и природопользования ОмГПУ.

Адрес для переписки: e-mail: aigrigoryew@mail.ru

Статья поступила в редакцию 16.10.2012 г.

© А. И. Григорьев, Л. В. Должанкина, Е. В. Донец

УДК 630*581:504.5(571.13) Е. В. ДОНЕЦ

А. И. ГРИГОРЬЕВ Л. В. ДОЛЖАНКИНА

Омский государственный педагогический университет

Омский филиал Сибирского университета потребительской кооперации, г. Новосибирск

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН ХВОЙНЫХ ВИДОВ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ВЕГЕТАЦИОННОГО ОПЫТА

В статье рассматривается влияние нефтяного загрязнения на прорастание семян хвойных видов древесных растений в условиях вегетационного опыта.

Ключевые слова: семена, всхожесть, проростки, нефть, нефтяное загрязнение.

Загрязнение природной среды нефтью и продуктами ее переработки — острейшая экологическая проблема. Химическое загрязнение почвенного покрова происходит практически на всех стадиях технологического процесса нефтедобычи. Под влиянием нефти изменяется активность ряда ферментов, что сказывается на жизнедеятельности почвенного микробиоценоза.

От загрязнения нефтью и нефтепродуктами особенно страдают те районы, где производится добыча, транспортировка и переработка нефти. При этом загрязненные участки выпадают из хозяйственного пользования, а их самовосстановление — процесс длительный и может занимать не один десяток лет [1]. О масштабах загрязнения окружающей среды углеводородами нефти можно судить по объему потерь, которые составляют около трех процентов от добытой нефти [2, 3].

Закономерности динамики экосистем в условиях нефтяного загрязнения в подзоне южной тайги Западной Сибири слабо изучены. Знание их является непременным условием для составления научнообоснованного прогноза восстановления экосистем после прекращения техногенного воздействия, который должен предшествовать проведению мероприятий по рекультивации и других мер по охране природы. Один из путей решения рассматриваемой

проблемы — внедрение в систему экологического мониторинга методов комплексного исследования экосистем. Выявление тенденций в изменении внутренней организации структуры экосистем под влиянием антропогенного воздействия позволяет оценить отклонения основных параметров экосистем от нормы. При этом биотические компоненты (растительность и сообщества мелких млекопитающих) выступают надежными индикаторами состояния экосистем и степени их трансформации в результате антропогенных воздействий. Комплексное исследование экосистем позволяет получить более полную картину их антропогенных изменений.

На основании материалов исследований был установлен предельно допустимый уровень сырой нефти при прорастании семян изученных хвойных видов древесных растений. Установленные концентрации нефти, не влияющие отрицательно на рост и развитие древесных растений в фазе прорастание семян, могут быть использованы при определении предельных норм нагрузки нефтяного загрязнения на лесовозобновительные процессы.

Цель исследования: выявить закономерности влияния сырой нефти на прорастание семян хвойных видов древесных растений в условиях вегетационного опыта для прогнозирования лесовозобновительного процесса.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (114) 2012 ЭКОЛОГИЯ