ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ НА СОСТОЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ФИТОТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕСТ-ОБЪЕКТА «AVENA SATIVA L.» | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Гаврилин И.И.¹, Губарь М.А.²

Братский Государственный Университет

¹к.б.н, заведующий лабораториями кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности;

²магистр кафедры воспроизводство и переработка лесных ресурсов.

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ НА СОСТОЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ФИТОТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕСТ-ОБЪЕКТА «AVENA SATIVA L.»

Аннотация

В статье приведены некоторые особенности изучения почв, подверженных влиянию железной дороги в городе Братске с использованием биоиндикационных методов оценки качества окружающей среды. Представлены результаты изучения состояния биоиндикатора «Avena Sativa L.» и фитотоксичности почв, с использованием апробированных методик в натурных и камеральных условиях. Особое внимание уделено оценке влияния различной степени загрязнения почвенного покрова на всхожесть, энергию прорастания, и другие анатомо-морфологические признаки вида Avena Sativa L. в системе «почва-растение».

Ключевые слова: почва, железная дорога, загрязнение, фитотоксичность, тест-объект, биоиндикационные исследования.

Key words: soil, the railroad, pollution, phytotoxicity, test-object bioindicative study.

В настоящее время нарастающая техногенная интенсификация грузопотоков по железным дорогам способствует загрязнению не только почвы, но и растительности, расположенной в непосредственной близости, и подверженная влиянию железнодорожного транспорта [1]. Достоверно известно, что основная часть загрязняющих веществ поступает систему «почва-растение» при транспортировке грузов (при их рассеивании или утечке), при выбросах тепловозов, при смыве горюче-смазочных материалов, захламлении твердо бытовыми отходами и т.д. Особую опасность для почвенного и растительного покровов представляет загрязнение почв тяжелыми металлами [1,2], ароматическими углеводородами от шпалопропитки, особенно в районе полосы отвода железной дороги. Однако влияние деятельности железной дороги и железнодорожного транспорта на состояние почвы и растений остается практически не изученным.

Город Братск Иркутской области располагается в Среднем Приангарье на Южной окраине Средне – Сибирского плоскогорья на высоте 498 метров над уровнем моря, 56° 07’00’’ с.ш. и 101° 36’00”в.д., особенности растительных условий определяют дерново-подзолистые тяжело-суглинистые остаточно-карбонатные и дерново-карбонатные почвы, которые влияют на питание, рост и развитие растений [2]. Развитие Братска как города началось с 1955 года в ходе строительства Братской ГЭС, которое в свою очередь определило появление алюминиевого и лесопромышленного комплексов, предприятий теплоэнергетики и других производств. Деятельность указанных предприятий привела к тому, что город стали относить к территории с неблагополучной экологической обстановкой [2]. При этом рост производственного потенциала г. Братска обусловил и интенсивное развитие железнодорожного транспорта, что способствовало возникновению ряда экологических проблем. Одной из них является использование при прокладке железнодорожного полотна шпал пропитанных креозотом, креозолом, каменноугольным маслом и другими септиками, которые на 70% состоят из ароматических углеводородов (фенолов, их эфиров, крезолов, нафталинов, антраценов и других), и являются наиболее токсичными для окружающей среды. Ситуация обостряется также тем, что в зоне полосы отвода железной дороги и за ее пределами осуществляется привнесение загрязняющих веществ и не свойственных элементов, как следствие изменяются свойства, состав и структура почвенного покрова, это в свою очередь приводит к образованию так называемых урбаноземов [3]. Наряду с этим наличие насыпи и железной дороги сильно изменяет условия произрастания растений, к которым можно отнести следующие: изменение освещенности; водного и температурного режимов; кислотности почв; переуплотнение почв и другие негативные изменения. Высокой чувствительностью к изменению свойств почв, в частности, их кислотности и уровню загрязнения токсикантами, обладают представители семейства крестоцветных, и злаков, поэтому их рекомендуется применять в качестве биоиндикаторов при определении токсичности почв [1,4].

Однако получение достоверной информации о качестве окружающей среды невозможно без проведения мониторинговых исследований, которые зачастую растянуты во времени и пространстве и не могут полностью отражать всю картину экологического состояния природных компонентов на определенной территории. Поэтому необходимо применение именно биоиндикационных методов, которые позволяют произвести экспресс оценку качества объектов окружающей среды. При проведении биоиндикационных исследований и биотестировании существует такое понятие, как тест – реакция – это критерии токсичности для характеристики отклика тест – объекта на повреждающие действия среды [4].

В связи с совокупностью отмеченных выше обстоятельств и слабой изученностью влияния железнодорожного транспорта на почву и растения, целью исследований стала оценка влияния почв различной степени загрязнения на всхожесть, энергию прорастания, и другие анатомо-морфологические признаки семян вида Avena sativa L. В качестве объекта биоиндикационных исследований использовался тест-объект «Avena sativa L.» (Семейство – Poaceae Barnhart, род – Avena L., вид – Avena sativa L.), предметом исследований являлось выявление степени фитотоксичности почв, расположенных на различном удалении от железной дороги. Актуальность и цель проведенных исследований, предопределили следующие задачи: провести зонирование исследуемой территории; произвести отбор и подготовку почвенных образцов; определить показатель токсичности почв, выявить максимальный прирост стебля и измерить среднюю длину корня; определить всхожесть и энергию прорастания семян вида Avena sativa L.; проанализировать общее развитие и состояние растений.

Полевые и камеральные исследования проводились в период вегетации в 2012 г. с использованием общепринятых методик [4, 5, 6]. Для отбора почвенных образцов проводилось зонирование исследуемой территории [2], с выявлением зон с сильным, средним и слабым уровнем загрязнения, которые находились вблизи железной дороги. Отбор и подготовка почвы осуществлялась в соответствии со стандартными методиками (ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 4.4.02-84). Исследования влияния почв на прорастание и развитие семян вида Avena sativa L., а также подготовка, посадка, полив и измерение анатомо-морфологических признаков проводились по методике Г.С. Фомина и А.Г. Фомина [4]. Метод заключался в быстрой оценки качества почв, где сравнивается скорость роста, как корней растения, так и самого растения в стандартных условиях со скоростью роста в испытуемой почве или почвенной вытяжке. Этот метод применим ко всем типам почв и почвообразующим материалам. Оценка фитотоксичности почв определялась высокой степенью чувствительности тест – объекта (Avena sativa L.), яркой выраженностью и легкостью регистрации его тест – реакции по отношению к воздействию загрязняющих веществ. Расчет количественных значений фитотоксичности почв (Т) производился по формуле, предложенной Л.П. Брагинским (1993):

                                                                  (1)

где Т – степень токсичности почвы, %; N_всх.– число семян, способных к прорастанию с учетом их всхожести; N_пр. – число проросших семян.

На основании проведенного зонирования исследуемой территории произведена закладка и отбор проб почв со следующих участков:

1. зона сильного загрязнения – образец №1 (на расстоянии 5 м. от железной дороги);
2. зона среднего загрязнения – образец №2 (на расстоянии 10 м. от железной дороги);
3. зона слабого загрязнения – образец №3 (на расстоянии 15 м. от железной дороги);
4. контроль – образец №4 (почвогрунт «биогумус»).

Результаты исследования фитотоксичности почв по зонам загрязнения представлены в таблице 1.

Таблица 1

Фитотоксичность почвенного покрова (тестирование по прорастанию семян вида Avena sativa L.).

На основании проведенных полевых и камеральных исследований почв трех участков железной дороги с разным уровнем загрязнения и контроля, можно сделать следующие выводы: определено, что наибольший показатель токсичности почв показал образец почв, взятый с участка сильного влияния железной дороги до 5м. (образец почвы №1); установлено, что наилучшая всхожесть и энергия прорастания семян вида Avena sativa L.была зафиксирована у контрольного образца почвы №4 – «биогумус»; выявлено, что наилучший прирост стебля на один день опыта, показал контрольный образец почвы №4. У остальных образцов показатели были равны; определено, что по средней длине корня, наилучшие ростовые показатели наблюдались у растений, произрастающих в образцах № 3 и № 4. Корневая система четко выражена и более мощная, чему у других образцов; выявлено, что наилучшие показатели морфо-физиологического состояния растений наблюдается у образцов почв со слабым и средним уровнем загрязнения (образцы № 2 и № 3). Растения в образце № 1 имели некоторые отклонения: наименьшую всхожесть и энергию прорастания семян, худшее развитие.

Таким образом, полученные результаты подтверждают значимость биоиндикационных исследований с использованием тест-объекта «Avena sativa L.» при оценке влияния железной дороги на состояние почвенного и растительного покровов, полученные данные обладают теоретической и практической значимостью. Возможным дальнейшим применением полученных результатов является оценка степени влияния неорганических и органических водорастворимых антисептиков, противогололедных реагентов и материалов на состояние растительности, подверженной влиянию транспортного узла урбанизированных территорий в рамках проведения экологического мониторинга с использованием современных методов химического анализа.