Исследование влияния автотранспортной нагрузки на фитотоксичность городских почв

Размещено на http://allbest.ru

Ставропольский государственный аграрный университет

Исследование влияния автотранспортной нагрузки на фитотоксичность городских почв

Мандра Ю.А., Чеботаева В.В.

В статье приведены результаты исследований по оценке фитотоксичности почв придорожных территорий различной категории и разной автотранспортной нагрузки. В качестве тест-растения принят кресс-салат, оценка морфометрических признаков которого позволила сделать вывод о степени токсичности городских почв, дать рекомендации по снижению соответствующего негативного автотранспортного воздействия.

Ключевые слова: автотранспортная нагрузка, фитотоксичность, почва, тест-растение, экологическая оценка, биотестирование, кресс-салат

Существующий рост автотранспортной нагрузки в городах постепенно приводит к изменению состава урбоэкосистем, загрязнению компонентов окружающей среды, в том числе и почв.

Учитывая депонирующие и аккумулирующие свойства педосферы, изменение свойств данного компонента влечет за собой изменение процессов устойчивости, функционирования и самоочищения экосистем в целом, что впоследствии может явиться причиной неблагоприятных изменений в растительном и животном мире городских территорий [1].

В связи с этим актуальными являются работы по совершенствованию системы мониторинга состояния городских почв, в том числе и для разработки эффективных мероприятий по снижению влияния автотранспортной нагрузки на природные компоненты и человека.

На современном этапе развития науки оценка состояния почв основана на опыте российских и зарубежных ученых, включающем изучение морфологических, физико-химических, биологических и иных свойств педосферы [2, 3].

Важно отметить, что почва является биокосным веществом, сформированным в результате взаимодействия живой и неживой материи. В связи с этим важным этапом исследования состояния урбоноземов должна быть их биологически значимая оценка, биодиагностика.

В научной литературе отмечено, что биологически значимая оценка состояния окружающей среды проводится с применением организмов или их сообществ, а также биологически активных метаболитов.

Наиболее часто применяемые на практике методы биодиагностики учитывают морфологические изменения фитоиндикаторов и тест-растений [4-6]. На придорожных территориях могут образовываться техногенные биогеохимические аномалии, характеризующиеся полиэлементностью состава и накоплением тяжелых металлов в верхнем слое почвы.

Данное обстоятельство вызывает необходимость проведения оценки загрязненности и фитотоксичности почв как основы разработки почво-восстановительных мероприятий [7].

Для достижения целей настоящей работы мы провели биотестирование почв придорожных территорий города Ставрополя с использованием семян тест-растения - кресс-салата.

Выбор данного фитотеста обусловлен тем, что он отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

Кроме того, побеги и корни кресс-салата под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян) [8, 9].

В качестве объектов исследований приняты почвы, образцы которых собраны вдоль автодорог с различной степенью автотранспортной нагрузки (табл. 1) и принадлежащие к различным категориям дорог в соответствии с СП 42.13330.2011 [10]. Отбор почвенных образцов приводился на глубине 10 см методом «конверта».

Таким образом, в пределах одной автодороги было отобрано по 2 образца почвы, которые смешивались, и из них формировалась объединенная почвенная проба. автотранспортный фитотест городской почва

Всего фитотестирование проведено для 15 почвенных образцов, которые помещались в предварительно простерилизованные чашки Петри. В качестве контроля принималась чашка Петри с семенами, смоченными дистиллированной водой. В каждый образец помещалось по 10 семян кресс-салата.

В течение 7 дней проводили учет проросших семян, по истечении недели оценивали морфологические признаки растений: длины надземной и подземной частей растения, массы проростков.

Таблица 1. Точки отбора почвенных образцов для биотестирования

Для получения сопоставимых результатов по итогам тестирования рассчитывали индекс токсичности почв для каждой тест-функции как соотношение значения регистрируемого тест-отклика в опыте к таковому в контроле [11].

Исследования проводились на базе лаборатории экологического мониторинга Ставропольского государственного аграрного университета.

Результаты измерения морфометрических параметров проростков тест-растений отражены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты морфометрического анализа проростков тест-растений

В результате исследований нами было зафиксировано максимальное ингибирование роста корневой системы кресс-салата по сравнению с контролем на 23,5% на почвах, отобранных вдоль проспекта Кулакова. В среднем для дорог общегородского значения данный показатель составил 19,1%, для дорог районного значения - 13,1%, для местных дорог - 6,1%.

Кроме того, у всех изученных проростков кресс-салата, выращенных на тестируемых почвах, также происходило ингибирование роста стебля, которое для дорог с автотранспортной нагрузкой более 1988 авт./час по сравнению с ростом стебля в контроле составило 18,5%.

Среди автодорог районного значения максимальное ингибирование роста стебля кресс-салата (15,3%) наблюдалось для почв, отобранных вдоль ул. Мира, где автотранспортная нагрузка на 33,5% выше таковой в целом для дорог данной категории.

Минимальные показатели ингибирования роста стебля (1,02%) отмечены для бул. Зеленая Роща, средняя интенсивность движения транспорта для которого составляет 95 авт./час.

Помимо учета длины надземной и подземной частей кресс-салата, в качестве тест-отклика нами определялась сырая биомасса растений. Результаты представлены на рис. 1.

Рис. 1. Биомасса проростков тест-растений

Таким образом, для кресс-салата максимальное ингибирование развития биомассы наблюдалось при прорастании на почве, отобранной вблизи проспекта Кулакова (39,1%) и проспекта К. Маркса (36,9%), а минимальное - в придорожных почвах бульвара Зеленая Роща (1,2%) и ул. Достоевского (6,5%).

Для получения сопоставимых данных нами был рассчитан индекс токсичности почв (ИТФ) для всех исследуемых тест-функций кресс-салата: длины надземной и подземной частей, биомассы растений (табл. 3). Значение ИТФ обратно пропорционально наличию токсикантов в почве.

Таблица 3. Индекс токсичности почв (ИТФ) придорожных территорий города Ставрополя

По результатам расчета ИТФ по каждой тест-функции индекс токсичности ниже 0, что говорит о наличии токсичных веществ в исследуемых почвах.

Исключение составляют почвы придорожных территорий бул. Зеленая Роща: показатели ИТФ для тест-функции «средняя длина стебля» и «средняя биомасса» соответствуют таковым в контроле (ИТФ ? 1), что указывает на чистоту данных проб.

При анализе вариативности значений ИТФ для отдельных тест-функций в пределах одной почвенной пробы выявилось, что несмотря на более высокие показатели фитотоксичности по отдельным морфологическим признакам кресс-салата для образца, отобранного вдоль просп. Кулакова, коэффициент осцилляции значений ИТФ ниже (0,2343), чем для таковых в условиях просп. К. Маркса (0,2382).

Данный факт указывает на нестабильность показателей фитотоксичности почвы вследствие возрастающей автотранспортной нагрузки в последние годы, а также на погрешность эксперимента.

Однако, несмотря на имеющиеся отклонения, в целом нами выявлена обратно пропорциональная зависимость между индексом токсичности почвы и интенсивностью движения автотранспорта по соответствующей автодороге (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость индекса токсичности почв от автотранспортной нагрузки

Таким образом, кресс-салат является «удобным» тест-растением для выявления загрязнителей и их токсичности в почвах придорожных территорий.

Наиболее четко это прослеживается в условиях придорожных ландшафтов общегородского и районного значения, где автотранспортная нагрузка максимальна.

Полученные выводы позволяют дать следующие предложения и рекомендации по снижению негативного воздействия на придорожные территории города Ставрополя: разработать и ввести в действие систему экологического мониторинга с применением апробированного подхода; применять данные оценки фитотоксичности почв для выработки решений по природоохранному планированию и развитию исследуемой территории; разработать инженерно-технические мероприятия по частичной «разгрузке» транспортного потока и улучшению условий рассеивания загрязняющих веществ.

Список использованных источников

1. Меркулова М.Ю. Оценка эколого-биологического состояния почв функциональных зон г. Саратова с учетом особенностей овражно-балочной сети: диссер. на … канд. биол. наук. - Ростов-н/Дону. - 2016. - 148 с.

2. Дубровская С.А. Геоэкологическая оценка состояния почвенного покрова в условиях городских ландшафтов: монография. - Екатеринбург. - 2013. - 152 с.

3. Перзадаева А.А. Экологический мониторинг придорожных территорий города Астана // Экологический мониторинг и биоразнообразие. - 2015, № 3. - С. 31-36.

4. Костенко Е.А., Лысенко И.О. Применение методов биотестирования для оценки состояния почв дачно-садоводческих товариществ г. Ставрополя // Вестник АПК Ставрополья. - 2012, т. 7, № 3. - С. 104-108.

5. Мандра Ю.А., Зеленская Т.Г. Оценка влияния автозаправочных станций на компоненты природной среды методами биодиагностики // Вестник АПК Ставрополья. - 2012, № 4. - С. 100-103.

6. Сидорова В.П. Мониторинг городских почв методами биоиндикации // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: сб. тр. конф. в 2-х томах. Т. 2. (Абакан, 26-27 ноября 2014 г.). - Абакан. - 2014. - С. 26-27.

7. Кокорин А.М. Биотестирование как экспресс-метод оценки загрязнения городских почв объектами инфраструктуры автомобильного транспорта // Научный аспект. - 2016, № 4. - С. 142-147.

8. Сергеев М.А., Давыденко Л.В. Биотестирование почв на проростках семян кресс-салата // Юный ученый. - 2016, № 5 (8). - С. 68-71.

9. Мандра Ю.А. Оценка состояния городских почв по морфометрическим показателям проростков тест-растений // Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК: матер. III Международ. науч.-практ. конф. - Ставрополь. - 2013. - С. 143-146.

10. СП 42.13330.2011 Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. Актуализированная редакция СНиП 2.07.01-89*: утв. приказом Минстроя России № 1034/пр от 30.12.2016. - М. - 2016.

11. Багдасарян А.С. Биотестирование почв техногенных зон городских территорий с использованием растительных организмов: дис. на … канд. биол. наук. - Ставрополь. - 2005. - 159 с.

Размещено на Allbest.ru