CC BY
34
УДК 631.445.25
РОСТ И РАЗВИТИЕ ЕЖОВНИКА ОБЫКНОВЕННОГО (ЕСНШОСНЬОА СКШЄАЬЬІ (Ь.) ВЕАЦУ )В УСЛОВИЯХ ЗАНЕФТЕННОСТИ ПОЧВЫ
Киреева Н.А., Мифтахова А.М., Кузяхметов Г.Г.*
Исследовано влияние загрязнения темно-серой лесной почвы различными дозами нефти на рост и развитие ежовника обыкновенного (ЕсЫпосМоа сгш&а11і (Ъ.) Веат). Показано
фитотоксическое действие нефти, которое проявлялось в угнетении роста и развития растений ежовника обыкновенного в лабораторных и полевых условиях.
Наиболее типичными антропогенными загрязнителями окружающей среды в Республике Башкортостан являются нефть и нефтепродукты, которые оказывают отрицательное влияние на физико-химические и биологические свойства почвы и не произрастания растений [1].
Ранее нами было показано [1-3], что для многих сельскохозяйственных растений нефтезагрязненная почва токсична. В то же время, по нашим данным [4,5] сорные растения оказались более устойчивыми к этому поллютанту. Это свойство делает возможным использовать эти растения для фитомелиорации и залужения нефтезагрязненных земель.
В данной работе представлены результаты исследований в лабораторных и полевых условиях по влиянию загрязнения различными дозами товарной нефтью (0,5 до 20%) темно-серой лесной почвы на рост и развитие ежовника обыкновенного.
Куриное просо или ежовник обыкновенный (ЕсЫпосЫоа сгиз§а11і Ь.) - распространенный злостный сорняк, растущий у дорог, в канавах, во влажных местах, на полях; хорошее кормовое растение.
В результате проведенных нами исследований было установлено, что загрязнение нефтью оказывает заметное влияние на ход прорастания семян ежовника.
Как видно из таблицы, различные концентрации нефти неодинаково влияют на энергию прорастания семян.
Нефть в концентрации 0,5-4% не оказывает влияния на энергию прорастания по сравнению с контрольным вариантом. На третий день наблюдений при относительно невысоких уровнях загрязнения (1% и 2%) снижается энергия прорастания семян ежовника до 86,6 и 82,2%, в то время как при концентрации 6 и 15% семена имеют энергию прорастания соответственно 95,5 и 91,1%. При дозе загрязнителя 8 и 10%, энергия прорастания семян снижается до 51,5 и 55,5%. При более высокой концентрации (20%) она составляет всего лишь 33,3%.
Таким образом, энергия прорастания семян ежовника снижается при загрязнении почвы нефтью, причем высокая доза загрязнителя (20%) значительно подавляет энергию прорастания семян ежовника.
Наблюдения за всхожестью семян ежовника в течение 7 дней позволяют выявить следующие закономерности. Загрязнение почвы нефтью в концентрациях 0,5-4% и 6% не оказывает влияния на всхожесть семян. При концентрациях нефти 1% и 2% всхожесть семян на 7 день составляет 93,3% и 91,1%. При концентрации нефти 8% всхожесть семян составляет 60,0%, в то время как при 10 и 15% дозах 84,4 и 86,6% соответственно. Самое сильное подавление всхожести семян наблюдается при 20%. Большие концентрации нефти вызывают гибель проростков. На 8 день при уровне загрязнения 15% погибают 2 проростка, что составляет 4,87%. На 10 день погибает 75% проростков.
Загрязнение почвы нефтью в концентрациях от 0,5 до 10% не вызывает гибель проростков. Особенно сильное влияние оказывает нефть при уровне загрязнения 20%.
Концентрация нефти в почве от 8 до 15% вызывает гибель растений. При 8%-ном загрязнении на 15 день погибают 7 растений от общего числа в этом варианте. При 10%-ном загрязнении на 18 день наблюдается гибель 34,14% растений. При концентрации нефти 15% на 11 день погибает 2,56%, а на 18 день 28,94% растений ежовника (рис. 1). Дальнейшие наблюдения показывают, что у растений, выросших на почве, загрязненной нефтью в концентрациях 4, 6, 8 и 10%, на 14 день отмечается пожелтение первого листа.
* Киреева Наиля Ахияфовиа - доктор биологических наук, профессор каф. биохимии и биотехнологии Мифтахова Айсылу Мансафовна - кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии Кузяхметов Григорий Гильмиярович — д.б.н., профессор, зав.каф. экологии БашГУ
Рис. 1. Влияние загрязнения темно-серой лесной почвы различными дозами товарной нефти на рост растений ежовника
Нефть также оказывает влияние на формирование второго листа ежовника. На 6-й день после посева семян отмечается появление второго листа у ежовника при загрязнении нефтью 1% - у 8 растений, 4% - у 6 растений и 6% - у 4 растений. На 8 день отмечается формирование второго листа в вариантах с 8, 10 и 15%>-ным уровнем и завершается рост второго листа в контрольном варианте. На 10 день выявляется ингибирующее влияние различных доз нефти на формирование второго листа. Нри загрязнении почвы нефтью в концентрации 1 и 2% второй лист сформировался у 91,1% растений ежовника.
Таким образом, в контрольном варианте формирование второго листа заканчивается на 8-й день после посева, в то время как у опытных растений этот процесс запаздывает и растягивается на более продолжительный срок.
Например, при 0,5% и 1% уровнях загрязнения формирование второго листа заканчивается на 14 день п осле п осева, т.е. на 7 дней п озже, чем в контроле.
Нри 2%-ном уровне отмечено полное формирование второго листа на 19-й день после посева, или на 12 дней позже п о сравнению с контрольным вариантом.
Формирование второго листа у всех растений заканчивается при 4, 8 и 15%-ных уровнях загрязнения на 17 день или на 10 дней позже (соответственно 100, 24,4 и 33,3%).
Нри 6% дозе загрязнения формирование второго листа запаздывает на 8 дней и заканчивается на 15 день после посева. Нри 10% уровне загрязнения формирование второго листа заканчивается на 18 день, т.е. на 11 дней позже по сравнению с контролем. В ходе наблюдений на 18 день отмечено формирование третьего листа в контрольном варианте у 20 растений, что составляет 44,4%.
При 0,5, 1, 4, 6% уровнях загрязнения третий лист появляется у одного растения в каждом из этих вариантов, или 5% по отношению к контролю.
Нефтяное загрязнение почвы оказывает существенное влияние и на рост ежовника в высоту (рис. 2). Как показала статистическая обработка данных, при 4% уровне загрязнения происходит достоверное увеличение роста растений в высоту по сравнению с 1-2% уровнем загрязнения.
Некоторое увеличение ежовника в высоту при 6% уровне загрязнения по сравнению с 2% оказывается недостоверным. Уровень загрязнения в 1-2% и 6% оказывает одинаковое ингибирующее действие на рост растений в высоту.
Дальнейшее увеличение концентрации нефти в почве (8-20%) вызывает значительное подавление роста растений в высоту. При этом установлено достоверное увеличение роста растений в высоту при 15% уровне по сравнению с 8% уровнем загрязнения. На 23 день опыт был завершен.
Анализ полученных данных показывает, что загрязнение почв нефтью ингибирует рост растения в высоту, отрицательно влияет на длину листьев и корней, уменьшает фотосинтезирующую поверхность листьев. При 0,5% уровне загрязнения происходит уменьшение высоты растения до 85,5% по отношению к контролю. Самый сильный эффект ингибирования наблюдается в варианте с 20% загрязнением, где высота растений всего лишь 1,06 см, или 11,6% к контролю (рис. 2).
Ж высотарастени) (13 день вегета/
хпч высотарастени) (22 день вегета/
'О. первичнаядлин; корня
доза нефти, %
Рис. 2. Влияние загрязнения темно-серой лесной почвы различными дозами нефти на высоту растений (13 и 22 день вегетации), на первичную и общую длину корня ежовника
Загрязнение почвы нефтью подавляет интенсивность роста растений в высоту. Так, среднесуточный прирост высоты растений (за 8 дней) в контроле составляет 0,47 см, в варианте с 0,5% загрязнением 0,46 см. Как показывают данные рисунка 3, загрязнение почвы нефтью оказывает заметное ингибирующее влияние на рост листьев в длину. При этом отмечается уменьшение длины листьев с увеличением концентрации нефти в почве. Ингибирующее влияние начинается при самой низкой концентрации (0,5%), при которой длина листьев достоверно уменьшается на 11,1% по сравнению с контролем. Последовательное увеличение концентрации нефти в почве с 1% до 2% вызывает соответственное уменьшение длины листа на 34,78% и 42,22% по сравнению с контролем. Особенно сильный эффект ингибирования наблюдается при более высоких дозах загрязнения - 8, 10, 15, 20 %.
Результаты изучения влияния различных доз нефти на формирование поверхности листьев ежовника представлены на рисунке 3. Начиная с 0,5%, наблюдается ингибирующее влияние на формирование поверхности листьев ежовника. С дозы нефти 6% произошло резкое уменьшение поверхности листьев. При 10% и 15% уровнях загрязнения отмечено одинаковое влияние на формирование поверхности листьев.
□ Длина 1-го листа, % к контролю □ Поверхность листьев,'%% к контр
Рис.З. Влияние загрязнения темно-серой лесной почвы различными дозами нефти на рост длины первого листа и формирование поверхности листьев ежовника
Статистическая обработка показала достоверность угнетения поверхности листьев при 1 -2%. С 4% до 6% наблюдается существенная разница по влиянию нефти на этот показатель. 6-8% концентрации тоже оказывают ингибирующее влияние на поверхность листьев.
В целом, влияние нефти на длину листа и его поверхность имеет линейный регрессионный закон. Коэффициенты корреляции с линейным законом составляют: для длины листа г = - 0,88, для поверхности г = -
0,91.
Нефтяное загрязнение вызывает уменьшение как количества первичных корней ежовника, так и их длину. Исключение составляют дозы нефти 2%, при которых наблюдается стимулирующее действие на рост и развитие первичных корней.
Влияние нефти сказывается и на росте корней в длину Как и в предыдущих случаях, ингибирующее влияние нефти на рост корневой системы в длину проявлялось уже при 0,5% загрязнении. Стимулирующее влияние 2% уровня загрязнения на общую длину корней достоверно по сравнению с 1% концентрацией (рис. 2). Нри 2% уровне загрязнения наблюдается небольшое уменьшение количества корней по отношению к контролю, в то время как 0,5 и 1% уровни вызывают формирование одинакового числа корней, а именно 1,1. Уровень загрязнения 8-10% оказывает одинаковое угнетение общей длины корней. Нри 15% уровне загрязнения установлено достоверное увеличение общей длины корней по сравнению с 10% уровнем, а по отношению к 8% - разница недостоверна.
В полевых условиях на второй год после загрязнения низкими дозами нефти растения ежовника появились недружно, росли и развивались невыравненно. Нефть увеличивала длину вегетационного периода, при этом высота растений на загрязненной почве не достигала величины контрольного уровня. В загрязненной почве снизилась величина урожая надземной части. Нод влиянием нефти в зеленой массе ежовника обнаружилось содержание 3,4 - бенз(а)пирена, значительно (в 10-15 раз) превышающего фоновые значения НДК, что исключает возможность использовании этих растений в качестве кормовой культуры.
Однако, учитывая способность к некоторому увеличению подземной массы, ежовник можно рекомендовать для залужения нефтезагрязненных почв с целью восстановления плодородия.
Таблица
Влияние загрязнения темно-серой лесной почвы различными дозами нефти на прорастание семян ежовника
Дозы нефти, % Количество проростков
2 день % к контролю 3 день % к контролю 4 день % к контролю
0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0
0,5 41±2,1 91,1 42±2,1 93,3 45±2,3 100,0
1 33±1,7 73,3 37±1,9 82,11 39±0,5 86,6
2 16±0,8 35,5 32±1,6 71,1 37±1,9 82,2
4 44±2,2 97,7 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0
6 42±2,1 93,3 43±2,2 95,5 43±2,2 95,5
8 7±0,35 15,5 8±0,4 17,7 23±1,2 51,1
10 11±0,6 24,4 19±0,9 42,2 25±1,3 55,5
15 25±1,3 55,5 41±2,1 91,1 41±2,1 91,1
20 8±0,4 17,7 11±0,6 24,4 15±0,8 33,3
Дозы нефти, % Количество проростков
5 день % к контролю 6 день % к контролю 7 день % к контролю 8 день % к контролю
0 45±2.3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0
0,5 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0
1 39±0,5 86,6 41±2,1 91,1 41±2,1 91,1 42±2,1 93,3
2 37±1,9 82,2 40±2,0 88,8 41±2,1 91,1 41±2,1 91,1
4 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0
6 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0 45±2,3 100,0
8 26±1,3 57,7 27±1,4 60,0 27±1,4 60,0 27±1,4 60,0
10 33±1,7 73,3 36±1,8 80,0 38±1,9 84,4 38±1,9 84,4
15 40±2,0 88,8 39±0,5 86,6 39±0,5 86,6 39±0,5 86,6
20 20±1,0 44,4 20±1,0 44,4 20±1,0 44,4 5±0,3 11,1
ЛИТЕРАТУРА
1.Киреева Н.А., Кузяхметов Г.Г., Мифтахова А.М., Водопьянов В.В. Фитотоксиность антропогенно-загрязненных почв. Уфа, Гилем. 2003.-266с.
2.Киреева Н.А, Мифтахова А.М., Кузяхметов Г.Г. Влияние загрязнения нефтью на фитотоксичность серой лесной почвы//Агрохимия. 2001. №5. С.70-75.
3. Киреева Н.А., Мифтахова А.М., Кузяхметов Г.Г. Влияние удобрений на продуктивность викоячменной смеси на почвах, загрязненных нефтью //Агрохимия.2004.№7. С.72-76.
4.Киреева Н.А., Мифтахова А.М. Влияние загрязнения почвы нефтью на рост и развитие звездчатки средней (Stellaria media L.) //Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов. Матер.междун.конф.Элиста, 2004. С.141-144.
5.Киреева Н.А., Мифтахова А.М. Влияние загрязнения почвы различными дозами нефти на рост и развитие пырея ползучего //Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды. Материалы 1 Всеросс.конф. Челябинск, 2004.
Поступила в редакцию 10.11.04 г
