CC BY
25Литература.
1. Беляков А.Н. Влияние компоста на основе куриного помета на урожай и качество сельскохозяйственных культур: автореф. дисс.... к. с.-х. н. СПб: СПб ГАУ, 2000. 23с.
2. Красницкий В.М. Использование птичьего помета в земледелии Западной Сибири: учеб. пособие. Омск: изд-во Омский ГАУ, 2016. 60 с.
3. Трифонов А.Ю. Сравнительная эффективность применения птичьего помета и минеральных удобрений на серых лесных и дерново-подзолистых почвах: автореф. дисс. к. с.-х. н. Нижний Новгород: ГСХА, 2001.22 с.
4. Беззубцев А.В., Шмидт А.Г. Использование птичьего помета в земледелии Омской области// Достижения науки и техники АПК. 2013. №10. С. 15-20.
5. Тиньгаев А.В., МалютинаЛ.А.. Информационно-логическая модель урожайности яровой пшеницы при внесении птичьего помета в качестве удобрения //Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2016. № 10. С. 24-29.
IMPACT OF BIOCOMPOST BASED ON LIVESTOCK WASTE ON AGROCHEMICAL PROPERTIES OF SODDY PODZOLIC SOIL AND YIELD OF SPRING TRITICALE
V.A. KASATIKOV, N.P. SHABARDINA
Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat - branch of the Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Scientific Center», ul. Pryanishnikova 2, poselok Vyatkino, Sudogodskiy rayon, Vladimir oblast, 601390, Russian Federation
Abstract. Use of agrochemicals based on livestock waste has a positive impact on agrochemical properties of soil, leads to an increase of organic matter and greater biological activity of soil. Soil-improving effect of these organic fertilizers is well-marked on sandy, loamy sand and low-productive degraded soils. The aim of research is to examine the impact of biocompost based on livestock waste on yielding capacity and major element content of spring triticale as well as agrochemical properties of soddy podzolic loamy sand soil. Research is conducted on soddy podzolic loamy sand soil on a trial field of Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat (Vladimir oblast, Sudogodskiy rayon). Biocompost of brand "A", "B" made by thermophilic-mesophilic composting of the substrate based on waste mixture: brand "A" - a mix of poultry manure without filler, litter, cattle liquid manure with organic filler (sawdust); brand "B" - a mix of litter, wastewater sediment with organic filler (sawdust). Biocompost brand "A" increases the efficiency of spring triticale in proportion to fertilizer doses by 28-70% and Biocompost brand "B" by 23-66% respectively with the maximum dose in the fertilized option 10 t/ha. Degree of impact over the spring triticale vegetation on ammonia and nitrate regime of the soil depends on its dosage and is proportional to it. In general, improvement of humus content, physical, agrochemical and biological properties of the arable soil layer, as a result of biocompost apply, contribute to the higher yielding capacity of spring triticale proportionally to its doses by 23-70%.
Keywords: poultry manure, biocompost, yielding capacity, spring triticale.
Author details: V.A. Kasatikov, Doctor of Sciences (agriculture), professor (e-mail: kasv47@yandex.ru); N.P. Shabardina, senior research fellow.
For citation: Kasatikov V.A., Shabardina N.P. Impact of biocompost based on livestock waste on agrochemical properties of soddy podzolic soil and yield of spring triticale // Vladimir agricolist. 2020. №3. P. 19-22. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10126.
D0I:10.24411/2225-2584-2020-10127 УДК 631.4:577
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ БЕНЗИНОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПАХОТНОГО ГОРИЗОНТА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ И СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ НА ФИТОПАТОГЕННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ РАСТЕНИЙ РАЗЛИЧНОГО ВИДОВОГО СОСТАВА
Российская Федерация 4ООО «Вивириди»
Комсомольский проспект, д. 32, к.2, оф.03 г. Москва, 119146, Российская Федерация
А.О. РАГИМОВ1, кандидат биологических наук, доцент, (e - mail: pifo@mail.ru)
М.А. МАЗИРОВ2, доктор биологических наук, профессор
И.Е. САЛЯКИН3, кандидат биологических наук, начальник отдела информационной безопасности компьютерных систем
И.М. МАЗИРОВ4, кандидат биологических наук, генеральный директор ООО «Вивириди»
1Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
ул. Горького, д. 87, г. Владимир, 600000, Российская Федерация
2Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева
ул. Тимирязевская, д. 49, г. Москва, 127550, Российская Федерация
3ООО «Итеранет»
ул. Введенского, д. 3, корп. 1, г. Москва, 117342,
Резюме. Проведена оценка фитопатогенного потенциала бензинового загрязнения пахотных горизонтов серой лесной и дерново-подзолистых почв. Исследования проводили в 20192020гг. на базе лаборатории кафедры почвоведения, агрохимии и лесного дела Владимирского государственного университета. Почвенные образцы серой лесной и дерново-подзолистой почвы отбирали в Юрьев-Польском и Меленковском районах Владимирской области в слое 0-20 см. В качестве источника фитопатогенного влияния применяли бензин в разной концентрации (1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30%) из расчёта его количественного растворения в граммах на единицу объема воды. Тест-культурами были выбраны: томат (Lycopersicum esculentum), редис (Aphanus sativus var. radicula), кресс - салат (Lepidium sativum L.) и озимая рожь (Ecale cereale L.). В качестве диагностических показателей воздействия бензинового загрязнения использовали: агрохимическое состояние почвенных образцов, величину энергии прорастания и всхожесть семян, длину корня семян тест-культур. В результате увеличения концентрации бензина отмечено выраженное ухудшение агрохимического состояния почв - величина рН смещалась к щелочному диапазону, уменьшилось содержание подвижных
№ 3 (93) 2020
ВлаЗимгрскт Земледелец,!)
форм фосфора, калия и органического вещества. Наиболее активно эти процессы протекали в образцах пахотных горизонтов серой лесной почвы. С ростом концентрации бензина в значительной степени снизилась всхожесть, величина энергии прорастания и длина корневой системы семян тест-культур. Пороговой концентрацией бензина в почвенном растворе пахотных дерново-подзолистых и серых лесных почв является 15 г/л. При большей концентрации бензинового загрязнения идет полная и необратима гибель растений. Наиболее высокое фитопатогенное воздействие бензинового загрязнения выражено у редиса.
Ключевые слова: почва, фитопатогенный потенциал, токсичность, бензин, бензиновое загрязнение.
Для цитирования: Рагимов А.О., Мазиров М.А., Салякин И.Е., Мазиров И.М. Влияние различных концентраций бензинового загрязнения пахотного горизонта дерново - подзолистой и серой лесной почвы на фитопатогенный потенциал растений различного видового состава // Владимирский земледелец. 2020. №3. С. 22-29. DOI:10.24411/2225-2584-2020-10127.
Уровень антропогенного воздействия на природную среду непрерывно увеличивается [1]. В последние десятилетия во Владимирской области наблюдаются определенные проявления деградационного процесса - загрязнение почвы, которое следует рассматривать не только как проникновение в нее некоторых веществ, элементов, вредных микроорганизмов, но и как нарушение природного равновесия, которое может не восстановиться [2, 3]. Одной из важнейших проблем современного агроэкологического почвоведения является исследование последствий и решение проблем, связанных с загрязнением почвенного покрова бензином и нефтесодержащими продуктами. Нефтепродукты, а в частности бензин, наряду с тяжелыми металлами, являются одними из наиболее широко распространенных токсичных веществ, загрязняющими почвенную среду [4]. Согласно проведенным исследованиям ряда авторов [5, 6] было установлено, что при поступлении в почву нефтесодержащие элементы влияют на биологическую среду и растительный покров в частности. В почвах загрязненных нефтепродуктами происходит резкое снижение продуктивности растительной биомассы, а также нарастание процессов деградации и всех экологических биосферных функций [7]. Однако стоит отметить, что ввиду большого количества работ по исследованию влияния нефтепродуктов на почвенную среду, остаются нерешенными вопросы по оценке влияния различных концентраций бензинового загрязнения на почву агроландшафтов и возделываемые растения [8,9].
Важным этапом проводимых исследований должно быть решение вопросов, направленных на диагностику и определение содержания оптимальных значений концентраций бензина в почве агроландшафтов, при которых будут наблюдаться минимальные биологические эффекты на растения и почвенно - ландшафтные свойства [10]. Изучение
влияния нефтесодержащих элементов бензина на почвенные свойства должно полностью зависеть от ряда комплексных факторов, таких как тип и подтип изучаемой почвы, почвенно - климатические параметры района и местоположение объекта исследований, а также состояние растительного покрова, условия конкретного элемента землепользования и, наконец, физико - химические свойства самого бензина [11].
Бензин есть готовая, полностью переработанная легкая фракция нефти, являющаяся смесью низкокипящих летучих углеводородов. Марка бензина также играет важную роль, потому что от нее зависит компонентный состав, определяемый набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе [12]. Существует три фактора, от которых зависят экологические последствия загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами, а именно: параметры загрязнения, свойства почвы и характеристика внешней среды [13]. Кроме того, загрязнение почв нефтепродуктами запускает процессы экологического бедствия и приводит к деградации природных ландшафтов, что особенно неприемлемо для Владимирской области [14]. Особенно опасно загрязнение почв нефтесодержащими продуктами, находящимися в активном сельскохозяйственном использовании. В отличие от других компонентов окружающей среды, где возможность самоочищения от загрязняющих веществ выше, почва является мощным аккумулятором, депонентом бензинового загрязнения и обладает очень слабой самоочищающейся способностью. В то время как масштабы техногенной эмиссии бензинового загрязнения в природную среду постоянно возрастают, последствия загрязнения ими почв по - прежнему трудно устранимы. Поэтому защита окружающей среды и пищевой цепи от бензинового загрязнения является актуальной проблемой.
Цель исследования - изучить влияние различных концентраций бензинового загрязнения пахотного горизонта дерново - подзолистой и серой лесной почвы на эколого - морфологические свойства тест -культур в условиях лабораторного опыта.
Задачи исследования. Проанализировать и выявить предельный уровень отрицательного воздействия от внесения объема различных концентраций бензинового загрязнения в пахотный горизонт дерново - подзолистой и серой лесной почвы на изменение морфологических свойств развития растений тест - культур различного видового состава, ботанических родов и семейств.
Условия, материалы и методы. В качестве объектов исследований для отбора
Владимгрскт Зешедкеф
№ 3 (93) 2020
почвенных образцов были выбраны земельные участки в Меленковском и Юрьев - Польском районах Владимирской области. Отбор почвенных образцов в Юрьев - Польском районе был произведен с земельного участка, представляющего собой пашню около с. Кирпичный завод, имеющего географические координаты 56°27'35.2"N 39°39'37.4"E. В Меленковском районе отбор почвенных проб проводили с земельного участка пашни около деревни Ратново, имеющего координаты 55°20'54.3"N 41°32'18.1"E. Почвенные пробы отбирали в мае 2019 года методом конверта с глубины 20 см тростевым буром с последующим составлением объединённой пробы.
Для уточнения типовой и видовой принадлежности почвы были заложены контрольные почвенные разрезы. В Меленковском районе земельный участок представлен дерново - среднеподзолистой супесчаной почвой на моренном суглинке, тогда как в Юрьев -Польском районе - серой лесной среднесуглинистой почвой на покровном суглинке.
Для пахотной дерново-подзолистой и серой лесной почв характерна выраженная дифференциация почвенного профиля по гранулометрическому составу, сложению, окраске, морфологическому строению, а также почвообразующим породам. Содержание физической глины в пахотном горизонте дерново -подзолистой почвы колебалось от 4,8 до 24,9 %, тогда как в серой лесной почве - от 26,4 до 48,5 %.
В качестве тест - культур в лабораторном опыте, для выявления предельного уровня отрицательного воздействия бензинового загрязнения, применяли следующие типы видового состава растений ботанических родов и семейств: томат (Lycopersicum esculentum), сорт Белый налив (семейство: паслёновые; род: паслён; вид: томат); редис (Aphanus sativus var. radícula), сорт Французский завтрак (семейство: капустные; род: редька; вид: редька посевная); кресс - салат (Lepidium sativum L.), сорт Дукат; (семейство: капустные; род: клоповник; вид: кресс - салат); озимая рожь (Ecale cereale L.), сорт Парча (семейство: злаки; род: рожь; вид: рожь посевная).
Закладкуопытапроводили влабораторныхусловиях кафедры почвоведения, агрохимии и лесного дела Владимирского государственного университета в 2019 году. Определение подвижных форм фосфора и калия выполняли согласно методу Кирсанова в модификации ЦИНАО на фотоэлектроколориметре КФК3 - 01 и пламенном фотометре ФПА - 2 - 01; содержание органического вещества - согласно методу Тюрина в модификации ЦИНАО на фотоэлектроколориметре КФК3 - 01; величину рН солевой вытяжки -потенциометрическим методом на pH - метре Эксперт -рН; определение валовой и подвижной формы свинца
- методом атомно - абсорбционной спектрометрии МГА - 915; фитотоксичность - методом посева в чашках Петри; оценку влияния бензинового загрязнения -путем проращивания тест - культур в стаканчиках с известным объемом почвы и влажностью.
Для обнаружения губительного влияния нефтяного загрязнения были приготовлены 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 30% растворы бензина, которыми осуществлялась обработка семян и полив культур томата, редиса, кресс - салата и озимой ржи. В опыте применяли бензин марки АИ - 92 ввиду его достаточно высокого распространения среди населения по сравнению с АИ - 95. Необходимую концентрацию бензина рассчитывали по следующей схеме:
1% = 1г бензина / 1г бензина + 999 г воды = 1 г/л; 5% = 5г бензина / 5г бензина + 995 г воды = 5 г/л; 10% = 10г бензина / 10г бензина + 990 г воды = 10 г/л; 15% = 15г бензина / 15г бензина + 985 г воды = 15 г/л; 20% = 20г бензина / 20г бензина + 980 г воды = 20 г/л; 30% = 30г бензина / 30г бензина + 970 г воды = 30 г/л.
Стоит отметить, что данные концентрации бензина являются условными, т.к. в контексте представленной работы под концентрацией будем понимать количественное присутствие растворенного бензина в граммах на единицу объема воды (1 л).
Массу почвы, просеянной через сито диаметром 3 мм, высушивали в сушильном шкафу до НВ. В каждый из стаканчиков помещали 200 г сухой почвы с дальнейшим посевом семян каждой из тест-культур и с последующим их прореживанием. В среднем в каждый из стаканчиков высевали по 5 семян. Посев семян в стаканчики проводили в 4 - х кратной повторности с поливом несколько раз в неделю по мере высыхания почвенного образца равными количествами воды с разной концентрацией бензина.
Метод биотестирования представляет собой процедуру исследования токсичности почвы при помощи тест - культур, информирующих о вреде независимо от того, какие вещества, в каком количестве и сочетании провоцируют изменения жизненно важных функций у тест - объектов. Данный метод помогает определить ингибирующее воздействие различных компонентов на анализируемые тест - культуры.
В каждую чашку Петри высев семян проводили в количестве 100 штук, доведя почвенный образец до густоты пасты, смачивая его растворами разной концентрации бензина. Опыты проводились в четырехкратной повторности. В течение опыта велись наблюдения за следующими показателями: 1. время появления всходов; 2. энергия прорастания; 3. измерение длины корней (рис. 1). По прошествии шести суток семена растений были извлечены из чашек Петри для дальнейшего анализа величины
№ 3 (93) 2020
Владимгрскш ЗешеШецТз
Рис. 1. Лабораторный опыт а) в стаканах растения -томат, редис, кресс - салат; б) в чашках Петри - редис
фитотоксического эффекта. Расчет фитотоксического эффекта проводили по формуле:
фэ = Пк-Пх х
где ФЭ - фитотоксический эффект, %; ПК - показатели контроля; ПХ - показатель варианта.
Статистическую обработку результатов проводили с помощью статистической программы Statistica 6.0.
Результаты и обсуждение. В результате исследования был проведен агрохимический анализ почвенных образцов, используемых для лабораторного опыта (табл. 1).
В рамках предлагаемой работы необходимо было проанализировать показатели рН, Р2О5, К2О и Сорг. исходя из сравнения с оптимальными показателями. Согласно предлагаемым К.Е. Бариновой параметрам агрохимических показателей по типам почв Владимирской области [7] следует, что величина рН серой лесной (рНопт. 5,9 - 6,0) и дерново -подзолистой (рНопт. 5,5 - 5,6) почв находится в диапазоне оптимальных значений; содержание органического вещества (Сорг.) серой лесной (Сорг. опт. 2,8 - 3,0 %) и дерново - подзолистой (Сорг.опт.
1,6 - 1,8 %) почв находится в диапазоне оптимальных значений; обеспеченность серой лесной (Р2О5опт. 180 - 200 мг/кг; К2Оопт. 170 - 180 мг/кг) и дерново -подзолистой (Р2О5опт. 160 - 170 мг/кг; К2Оопт. 150 - 160 мг/кг) почв подвижными формами Р2О5 и К2О имеет оптимальное значение. Таким образом, следует, что почвенный покров, где проводился отбор образцов, характеризовался достаточно высоким, с точки зрения агрохимических параметров, плодородием.
Лабораторный опыт был основан на наблюдении за развитием тест-растений и изменении агрохимических свойств почвы под воздействием различных концентраций загрязнителя. На первичном этапе анализировали влияние различных концентраций бензинового загрязнения на агрохимические показатели (табл. 2).
Как следует из таблицы 2, содержание органического вещества, а также подвижного фосфора и калия снижалось по мере увеличения концентрации бензинового загрязнения. Однако величина рН увеличивалась, что обусловлено химическим составом бензина и его концентрацией в водном растворе. Величина кислотности почвы варьировала от нейтральной до слабощелочной на серых лесных почвах и от близкой к нейтральной до нейтральной на дерново - подзолистой. Стоит отметить, что образцы серой лесной суглинистой почвы проявляли кислотно - основную устойчивость к бензиновому загрязнению от 1% до 15 % концентрации, тогда как образцы дерново - подзолистой проявляли подщелачивающие свойства с 15 % концентрации и выше.
В отношении изменения содержания органического вещества установлено, что наиболее выраженное изменение приходится на серые лесные почвы, где под влиянием внесения растворов с разной концентрацией идет заметное снижение его содержания. Уменьшение содержания органического вещества активно происходило при концентрации бензинового загрязнения 10 % и выше. Такая же закономерность обнаруживается в отношении подвижного Р205 и К20, где с концентрации 10% резко снижается их содержание. Однако количество подвижного Р205 остается в диапазоне от очень высокого до среднего на серых лесных и дерново -подзолистых почвах.
Содержание подвижного К20 варьирует от высокого до среднего содержания на серых лесных почвах и от повышенного до низкого на дерново - подзолистых. Таким образом, следует, что почва, загрязненная бензином разной концентрации, изменяет состав и содержание органического вещества, что в натуралистичном применении говорит о достаточно медленном разложении бензинсодержащих элементов и свидетельствует о долгом временном
Владишрскш ЗемлеШеЩ)
№ 3 (93) 2020
1. Агрохимические показатели почв
Почва и место отбора образцов рНкс1. Нг Са2+ Ca+Mg V С рА К?°
мг - экв / 100 г почвы % мг / кг
Серая лесная почва Юрьев -Польский р-н с. Кирпичный завод 6,43 1,52 6,97 0,70 7,67 83,33 3,10 317,33 209,00
Дерново -подзолистая Меленков-ский р - н, д. Ратново 5,61 1,18 3,27 1,03 4,30 77,67 1,87 284,67 156,67
2. Изменение агрохимического состояния почв под влиянием бензинового загрязнения
Почва Показатель Контроль 1% 5% 10% 15% 20% 30%
Серая лесная РН 6,4 6,4 6,5 6,8 7,0 7,7 7,9
с,% 3,1 3,1 2,9 2,1 1,5 1,1 1,1
Р205, мг/кг 317,3 315,4 303,7 215,9 140,4 111,4 100,1
К20, мг/кг 209,0 208,1 200,4 129,9 112,7 95,4 91,8
Дерново-подзолистая РН 5,6 5,7 5,7 6,0 6,3 6,5 6,7
С,% 1,9 1,8 1,6 1,2 1,1 1,0 1,0
Р205, мг/кг 284,7 279,2 241,5 169,8 138,7 115,4 99,2
К20, мг/кг 156,7 154,1 137,1 89,4 78,1 69,4 53,4
выпадении почвы из биологического круговорота. Это и будет являться одной из причин ухудшения почвенного плодородия. Также установлено, что пороговым уровнем загрязнения почвы является концентрация 10%, а с ее дальнейшем увеличением происходит угнетение всех агрохимических свойств как серых лесных, так и дерново - подзолистых почв.
Во время проведения лабораторного опыта зафиксировано, что с ростом концентрации бензинового раствора и по мере высыхания почвы происходит образование бензиновой пленки на поверхности, что впоследствии будет обуславливать полную утрату водоподъемной способности, которая проявляется в резком спаде почвенной влагоемкости.
Установлено, что в образцах пахотного горизонта серых лесных и дерново - подзолистых почв, по мере увеличения концентрации бензинового загрязнения, имеет место изменение величины рН на 0,65 ед. рН и 0,55 ед. рН соответственно в сторону подщелачивания.
Снижение уровня органического вещества наиболее существенно произошло на серых лесных почвах, где в среднем оно составило 1,13 %, тогда как на дерново - подзолистых - 0,62 %. Содержание подвижных форм фосфора и калия также значительно снизилось на серых лесных почвах и в среднем составило соответственно 119,5 и 110,73 мг/кг. На дерново - подзолистых почвах эти показатели были соответственно 110,7 мг/кг и 59,8 мг/кг. Однако, стоит
№ 3 (93) 2020
отметить, что в зависимости от повышения уровня бензинового загрязнения в разной степени проявляются буферные свойства почв. Так, пахотный горизонт серой лесной почвы проявляет устойчивость к подщелачиванию до концентрации 15% (15 г/л) и в дальнейшем буферные свойства ослабевают. С момента внесения различных концентраций бензина в образцы с дерново-подзолистой почвой имеет место выраженное воздействие на величину рН, что обусловлено низкими буферными свойствами почвы.
Было определено влияние загрязнения почвы бензином на тест- растения в соответствии с комплексом их морфологических и физиологических признаков.
Анализ фитопатогенного
потенциала на семена
тест - культур производили на 6 сутки после проведения опыта, т.к. подобранные культуры в среднем прорастают на 3 - 5 сутки с момента
их высадки в почву.
Биотестирование пахотных горизонтов
дерново - подзолистой и серой лесной почвы, загрязненной разными по концентрации растворами бензина, определяли методом проростков. В ходе проведения опыта фиксировались следующие показатели: всхожесть, энергия прорастания и длина корневой системы растения (рис.2).
В среднем по итогам лабораторного опыта при внесении бензина в почву всхожесть семян снизилась на 48,3%, величина энергии прорастания во временном промежутке снизилась на 51,7%, снижение длины корневой системы составило 45,4 %.
Содержание бензина в концентрациях от 1 % (1 г/л) до 10 % (10 г/л) вызывало торможение всхожести семян. Кроме того, снизилась всхожесть, энергия прорастания, длина корня тест - культур примерно на 12,3%, 19,3 и 20,8 % соответственно во всех проведенных опытах.
Начиная с 15 % (15 г/л) концентрации бензина наблюдалось превышение 50% порога влияния на семена тест - культур, и уже с концентрации 20% (20 г/л) до 30% (30 г/л) идет катастрофически вредоносное влияние на рост семян всех испытуемых тест - культур. Такие концентрации бензина полностью подавляли онтогенез.
ВлаЗимгрсШ Земледелец,!)
П2
AWv
с/л д/п с/л д/п с/л д/п с/л д/п с/л д/п с/л д/п с/л д/п
Контроль 1% 5% 10% 15% 20% 30%
■♦Томат сорт Белый налив ■АгКресс-салат сорт Дукат
•Щ-Релис сорт Французский завтрак ■Л-Озимаи рожь сорт Парча
Рис. 2. Биотестирование всхожести семян методом проращивания тест - культур в зависимости от внесения различных концентраций бензина
Таким образом, очевидно, что загрязнение серых лесных и дерново - подзолистых почв в концентрациях бензина более 20 % (20 г/л) губительно для всех анализируемых видов растений. Исходя из этого, полученные данные могут быть использованы при установлении ПДК бензинового загрязнения для дерново - подзолистых и серых лесных почв.
Большинство ученых [14-17] считают, что под влиянием различных нефтепродуктов у растений проявляются ярко или слабо выраженные аномалии,
а именно: гигантский либо карликовый рост растений и форма плодов; появление различных наростов, наплывов, уродливых утолщений; нарушение нормального режима развития растений (вторичное цветение). Возникновение инфекций сопровождается попаданием бензина в клетки и сосуды растений.
Согласно данным, представленным на графике, видно, что в зависимости от концентрации бензинового загрязнения наблюдается дифференциация величины всхожести семян, под которой понимают количество появившихся всходов, выраженное в процентах к количеству высеянных семян.
В лабораторном опыте было установлено, что при обработке почвы 1% раствором (1 г/л) величина всхожести семян тест - культур снизилась на 0,8%, при 5% (5 г/л) - 7,7%, 10 % (10 г/л) - 28,5 %, 15 % (15 г/л) -64,5%, 20 (20 г/л) - 92 %, 30 (30 г/л) - 96,2%.
С ростом концентрации бензинового загрязнения снижается величина энергии прорастания семян (скорость прорастания, выражаемая в проценте семян, проросших в установленный срок). Повышение концентрации бензинового загрязнения увеличивало величину энергии прорастания семян анализируемых тест - культур: 1% (1 г/л) - 1,7%, 5% (5 г/л) - 27,3%, 10 % (10 г/л) - 29,0 %, 15 % (15 г/л) - 77,9%, 20 (20 г/л) - 81,0 %, 30 (30 г/л) - 93,3%.
Увеличение концентрации бензина было прямо пропорционально снижению длины корневой системы. Так, внесение 1% (1 г/л) раствора бензина снижает длину корня на 4,6 %, 5% (5 г/л) - 19,6%, 10 % (10 г/л) - 38,1 %, 15 % (15 г/л) - 57,7%, 20 (20 г/л) -76,3 %, 30 (30 г/л) - 76,3%. Таким образом, увеличение концентрации бензина в почве вызывает торможение развития корневой системы у всех анализируемых тест - культур.
По величине общей всхожести семян наиболее подверженной изменениям культурой является кресс - салат (Lepidium sativum L.). Так в среднем снижение всхожести семян кресс-салата на серых лесных и дерново - подзолистых почвах составило 47,2% и 52,6% соответственно. Наиболее выраженное изменение всхожести семян тест - культур выявлено на образцах пахотного горизонта дерново - подзолистой почвы.
В отношении величины энергии прорастания от внесения бензина в почвы наиболее выраженное изменение наблюдается на растениях редиса (Raphanus sativus var. radicula). В среднем изменения величины энергии прорастания на серой лесной и дерново - подзолистой почве составили 94,4% и 50% соответственно. Наибольшие изменения отмечены на серой лесной почве, что помимо негативного влияния от бензинового загрязнения, может быть обусловлено резким снижением агрохимических показателей
g/iaduMipckiu ЗемлеШеЩ)
№ 3 (93) 2020
плодородия почвы.
Рост корневой системы каждой из анализируемых культур показал значительное варьирование показателя. Наиболее высокие значения изменения длины корня установлены у растений озимой рожи (Secale cereale L.) (серая лесная - 55,6%, дерново -подзолистая - 46,7%) и кресс - салата (Lepidium sativum L.) (серая лесная - 48,4%, дерново - подзолистая -53,4%).
Анализ влияния бензинового загрязнения на изменения корневой системы анализируемых тест- культур позволил установить, что наиболее выраженное уменьшение длины корня наблюдалось на образцах с дерново-подзолистой почвой.
Фитотоксический ряд культур в зависимости от снижения анализируемого показателя при внесении различных концентраций (от 1% - 30%) бензина в образцы пахотных горизонтов серых лесных и дерново-подзолистых почв выглядит следующим образом:
1. по величине всхожести: кресс - салат (серая лесная - 47,2% / дерново - подзолистая - 52,6%) ^ редис (серая лесная - 46,8% / дерново - подзолистая -51,2%) ^ томат (серая лесная - 47,4% / дерново -подзолистая - 47,2%) ^ озимая рожь (серая лесная -45,9% / дерново - подзолистая - 48,2%).
2. по величине энергии прорастания: редис (серая лесная - 94,4% / дерново - подзолистая - 50,%) ^ кресс
- салат (серая лесная - 54,2% / дерново - подзолистая
- 58,3%) ^ томат (серая лесная - 66,7% / дерново -подзолистая - 26,7%) ^ озимая рожь (серая лесная -30,0% / дерново - подзолистая - 33,3%).
3. по длине корневой системы: озимая рожь (серая лесная - 55,6% / дерново - подзолистая - 46,7%) ^ кресс - салат (серая лесная - 50,0% / дерново -подзолистая - 50,0%) ^ томат (серая лесная - 41,7% / дерново - подзолистая - 45,8%) ^ редис (серая лесная
- 45,8% / дерново - подзолистая - 27,8%).
Таким образом, среди тест - культур различного видового состава, ботанических родов и семейств, применяемых в опыте, наиболее выраженное изменение установлено у редиса и кресс -салата. Данный факт делает редис и кресс - салат оптимальными тест-культурами при биодиагностике загрязнения почв бензином.
В дальнейшем проводили исследование по анализу влияния различных концентраций на морфологические показатели тест - культур путем регулярного их полива водным раствором с различной концентрацией бензина. Полив тест -культур осуществляли по мере высыхания почвы, в среднем через 2-3 дня. Было установлено, что всхожесть семян находится в прямой зависимости от степени загрязнения почвы раствором, содержащим
различные концентрации бензина. Под влиянием бензинового загрязнения происходит резкое ингибирование и трансформация биохимических процессов в зерне тест-культур.
Степень изменения в растительных группах зависит от уровня и длительности загрязнения почв. Видовой состав растений индицирует степень техногенного преобразования почв и скорость их самоочищения от поллютантов.
Также на основе экспериментальных данных было выявлено, что полив растений бензиновым раствором снижает количество всходов и высоту взрослых растений. Установлено, что содержание бензина в поливной воде в концентрации 15% (15 г/л) и выше проявляет токсикологический характер. Установлено, что растения проявляют достаточно высокую чувствительность к загрязнению до 5 - 10% концентрациям бензина, что может влиять на видовой состав агрофитоценозов.
Выводы. Агрохимическое состояние
пахотных горизонтов серой лесной и дерново -подзолистой суглинистой почвы характеризуется оптимальными значениями по содержанию органического вещества, подвижных форм фосфора и калия и близким к оптимальному по величине почвенной кислотности. Участки, где был произведен отбор почвенных образцов, отличались достаточно высоким, с точки зрения агрохимических параметров, плодородием. Установлено, что с ростом концентрации бензина происходит резкое снижение агрохимического потенциала пахотных горизонтов серых лесных и дерново - подзолистых почв. Особенно резкое снижение уровня плодородия наблюдается у серых лесных почв. Однако установлено, что по мере увеличения концентрации бензина до 10% (10 г/л) на серых лесных почвах сохраняется способность к буферности в изменении рН.
Умеренное токсическое действие бензинового загрязнения на высшие растения в лабораторных условиях проявляется при концентрациях в почве более 15% (15 г/л), т.к. в дальнейшем полностью прекращается рост и развитие тест - культур. Наиболее чувствительными тест - культурами являются редис (Raphanus sativus var. radicula), сорт Французский завтрак и кресс - салат (Lepidium sativum L.), сорт Дукат.
№ 3 (93) 2020
Владимгрскш ЗешеШецТз
Литература.
1. РагимовА.О., Мазиров М.А. Деградация плодородия почв Владимирской области//Сборник докладов и тезисов Московских межд. летних экологических школ MOSES 2013 и 2014 гг. М, 2014. С. 145 -147.
2. Доклад о состоянии и использовании земель во Владимирской области в 2011 году [Электронный ресурс] /. — Электрон. текстовые дан. — Режим доступа: https://pandia.ru/дата обращения [10.02.2020].
3. Рагимов А.О. Эколого - функциональная роль почв в формировании уровня благополучия населения Владимирской области: дисс.... к. б. н. Владимир, 2015. 229 с.
4. Михайлова А.А., Наквасина Е.Н., Попова Л.Ф. Биологическая устойчивость почвы к нефтепродуктам //Вестник Поморского университета. Серия: Естественные науки. 2011. №1. С.32 - 37.
5. Плеханов Г.Ф., Дмитриева Н.Г., Паршина Н.В. Биоиндикационный метод оценки антропогенного загрязнения территории / / Охрана природы: сб. статей. Томск: Изд - во НТЛ, 2000. C. 91 - 98.
6. Tatlok R.K. Biodiagnostics of stability of brown forest soils of the North - West Caucasus to oil and oil products pollution / Tatlok R.K., Kolesnikov S.I. / / Bulletin of Maikop State Technological University, 2011. №1. P. 31 - 35
7. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Р/н. Д.: Изд - во Ростовского ГУ, 2003.204 с.
8. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно - транспортная экология. М.: Высшая школа, 2001.273 с.
9. Околелова А.А., Желтобрюхов В.Ф., Егорова Г.С. Экологическое почвоведение: учеб. пособ. Волгоград: Волгоградский ГТУ, 2013. 208 с.
10. Колесников С.И., Татлок Р.К., Тлехас З.Р. Биодиагностика устойчивости серых лесных почв Адыгеи к загрязнению нефтью, мазутом, бензином и дизельным топливом // Новые технологии. 2012. № 2. С. 94 - 97.
11. Житин Ю.И., Стекольникова Н.В., Захаров А.В. Воздействие нефти и нефтепродуктов на состояние почвенно -биотического комплекса//Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2010. №4. С. 21 -23.
12. Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. М.: Гуадеамус: Академический проспект, 2007. 238 с.
13. Мазиров М.А., Рагимов А.О. Роль почвы в формировании медико - экологической структуры социума (на примере Владимирской области) // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 12. (110). С. 26 - 31.
14. Архангельская Т.А. Температурный режим комплексного почвенного покрова Владимирского Ополья // Почвоведение. 2005. № 7. С. 832 - 843.
15. Процессы трансформации нефтепродуктов в почвах Волгоградской агломерации/ Заикина В.Н., Околелова А.А., Кастерина Н.Г., МатусЛ.И., Егорова Г.С., Кузин А.Г. // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2018. №Т. 8. № 1 (24). С. 135 -143.
16. Комаров В.И., Баринова К.Е. Агрохимическая и агроэкологическая характеристика почв сельскохозяйственного назначения Владимирской области: справочное учебное пособие. Владимир: ВООО ВОИ ГУ «Рост», 2008.179 с.
17. Ненайденко Г.Н., Мазиров М.А. Плодородие и эффективное применение удобрений в агроценозах Верхневолжья. Владимир, 2002. 289 c.
IMPACT OF GASOLINE CONTAMINATION VARIOUS CONCENTRATION OF ARABLE SODDY PODZOLIC AND GREY FOREST SOIL ON THE PHYTOPATHOGENIC POTENTIAL OF PLANTS DIFFERENT SPECIES
A.O. Ragimov1, M.A. Mazirov2, I.E. Salyakin3' I.M. Mazirov4
Vladimir State University named after Alexander and Nikolay Stoletovs, ul. Gorkogo 87, Vladimir, 600000, Russian Federation; 2Russian State Agrarian University - Timiryazev Moscow Agricultural Academy, ul. Timiryazevskaya 49, Moscow, 127550, Russian Federation; 3OOO "Iteranet", ul. Vvedenskogo 3, corp. 1, Moscow, 117342, Russian Federation; 4OOO "Viviridi", Komsomolsky prospect 32, corp. 2, office 03, Moscow, 119146, Russian Federation
Abstract. The article highlights the assessment of the phytopathogenic potential of arable layer of soddy podzolic and grey forest soils. Research was carried out 2019-2020 based on the laboratory of the Department of Soil Science, Agrochemistry and Forestry of Vladimir State University. Soil samples of grey forest and soddy podzolic soil are taken in the layer 0-20 cm in Yuryev-Polski and Melenkovskiy rayons of Vladimir region. Gasoline various concentration (1%, 5%, 10%, 15%,20%, 30%) is a source of phytopathogenic impact at a rate of its quantity in grams per unit volume of water. Testing cultures are tomato (Lycopersicum esculentum), radish (Aphanus sativus var. radicula), cockweed (Lepidium sativum L.) and winter rye (Ecale cereale L.). It is used the following diagnostic indicators of gasoline contamination: agrochemical state of soil samples, germination energy and ability, seed root length of testing cultures. As a result of greater gasoline concentration, it is noted a significant deterioration of agrochemical state of soils - the pH value shifts to the alkaline range, the content of labile phosphorus, potassium and organic matter decrease as well. The most active processes are in samples of arable grey forest soil. Due to the increasing concentration of gasoline, germination ability and energy, seed root length of testing cultures decrease in a substantial way. The threshold concentration of gasoline in the soil solution of arable soddy podzolic and grey forest soil is 15 g/l. Greater concentration of gasoline causes complete and irreversible death of plants. Phytopathogenic gasoline contamination affects radish the most.
Keywords: soil, phytopathogenic potential, toxic level, gasoline, gasoline contamination.
Author details: O.A. Ragimov, Candidate of Science (biology), (e-mail: pifo@mail.ru); M.A. Mazirov, Doctor of Sciences (biology), professor; I.E. Salyakin, Candidate of Sciences (biology), head of the department of data security and computer systems; I.M. Mazirov, Candidate of Sciences (biology), director general.
For citation: Ragimov A.O., Mazirov M.A., Salyakin I.E., Mazirov I.M. Impact of gasoline contamination various concentration of arable soddy podzolic and grey forest soil on the phytopathogenic potential of plants different species // Vladimir agricolist. 2020. №3. P. 22-29. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10127.
ВлаЭимгрсШ ЗемлеШеЩ)
№ 3 (93) 2020
