В статье представлен один из биологических приемов оценки качества почв — фитоиндикация. Объектом исследования стали почвы антропогенных территорий города Уральска. Проведенные исследования подтверждают эффективность использования методов биотестирования для определения загрязнения почв. Фитотоксичность почв оценивалась с помощью растительных тест-объектов. Этот метод можно успешно использовать как экспресс диагностику загрязнения почв. В результате наблюдений было установлено, что содержание в почве загрязняющих веществ оказывает прямое воздействие на морфологические признаки исследуемых растений Triticum durum Desf. и Raphanus sativus L. Изучение фитотоксичности почв показало, что применение растительных тест-объектов с разной степенью чувствительности к экотоксикантам позволило наиболее полно охарактеризовать степень фитотоксичности почвенного покрова г. Уральска. При оценке фитотоксичности как проб почвы более чувствительным тест-объектом оказалась T. durum. Фитоиндикация позволяет установить степень антропогенной нагрузки на некоторые функциональные зоны г. Уральска.
Ключевые слова: фитоиндикация, фитотоксичность, почва, тест-объект, Triticum durum Desf., Raphanus sativus L.
Почва как депонирующий компонент среды отражает длительность и интенсивность поступления и накопления загрязняющих веществ. Почвы занимают особое место в экологических системах и выполняют огромное количество функций. Важнейшая из них — экологическая, обеспечивающая жизненное пространство для человека и живых организмов. Загрязнение почвы может повлиять на ее структуру, порозность и плотность горизонтов, что может привести к уменьшению аэрируемости и дренажа. Это приводит к затруднению прорастания семян и проникновения корней в почву, замедлению роста корней и побегов. Для определения этих изменений используется широкий набор методов фитоиндикации [1, с.135].
Фитоиндикация, как известно включает два методических подхода к мониторингу и контролю экологического качества почв и окружающей среды: фитоиндикацию, основанную на изучении состояния растений по различным признакам, учет которых проводится in situ — в естественных природных условиях или агроценозах, и фитотестирование, которое проводится в контролируемых условиях лабораторного или вегетационного эксперимента на тест-растениях по известным и поддающимся учету характеристикам [2, с.190].
Согласно терминологии, устоявшейся в токсикометрической практике, в понятие «тест-система» включается пространственно ограниченная совокупность чувствительных биологических элементов (сенсоров) и исследуемой среды, в которой они находятся. Для обозначения основных элементов, составляющих тест-систему, применяются термины «тест-объект» и «тест-культура» (или «тест-организм»). При этом тест-объектом называют пробу или образец, который подвергается исследованию и оказывает воздействие, вызывая тест-реакцию у тест-организма, изменение которой фиксируется значением тест-параметра.
Принято считать, что экспрессность, доступность и простота экспериментов; воспроизводимость и достоверность полученных результатов; экономичность, как в материальном отношении, так и по трудозатратам; объективность полученных результатов способствуют широкому распространению фитотестов в разных областях применения.
В зависимости от масштаба заложенного эксперимента выделяют лабораторный, вегетационный и микроделяночный способы фитотестирования. При этом лабораторный способ, как наиболее оперативный и дешевый, получил широкое распространение в исследовательских проектах и при решении практических задач. За последнее десятилетие количество опубликованных работ с его применением увеличилось многократно (ScienceDirect by ELSEVIER: http://www.sciencedirect.com). В ряде работ продемонстрирована более высокая чувствительность именно лабораторных методов фитотестирования по сравнению с микроделяночными и вегетационными [1,с.135].
Целью данной работы была оценка токсичности почвенного покрова территории г. Уральска с помощью растительных тест-объектов. Объектом исследования являлись пробы почвы на территории г.Уральска в наиболее напряженных участках: вдоль дорог главных автомагистралей, поблизости от промышленных предприятий и в селитебных зонах. В качестве контроля использовали пробы почвы, собранные в 2 км от г. Уральска (фоновая территория). Оценку токсичности проб почвы проводили с помощью растений Triticum durum Desf. и Raphanus sativus L. по ГОСТу Р ИСО 22030–2009. Определяли всхожесть семян и отклонение морфометрических (длина проростка) и физиологических (масса проростка) параметров. Для сопоставления токсичности городских проб с контрольными показателями рассчитывали индекс токсичности оцениваемого фактора (ИТФ) для каждого определяемого параметра. Статистическую обработку полученных результатов проводили по общепринятой методике.
Оценка фитотоксичности почв г. Уральска на тест-объект R. sativus показала, что всхожесть семян редиса на почвенных образцах достоверно не отличалась от контроля, незначительные подавления роста отмечено лишь в пробах, собранных вблизи автомагистралей. Полученные данные не позволили судить о токсичности всех исследуемых проб почвы. Оценка морфометрических и физиологических показателей у тест-объекта R. sativus выявила снижение массы побега у растений, выращенных на почвах, собранных вблизи автомобильных дорог и в селитебных зонах. Оценка степени токсичности почвенных проб по всхожести T. durum показала слабую токсичность почвенных проб, отобранных вблизи промышленных зон предприятий города. Средняя токсичность зафиксирована в пробах взятых вблизи автомагистралей. При оценке морфометрических признаков выявлены отклонения от контрольных показателей и по длине стебля, и по длине корня в пробах, отобранных вблизи промышленных зон предприятий, а также на автомагистралях. В остальных пробах значимые отклонения не обнаружены.
Сравнение результатов тестирования на двух тест-объектах показали, что более чувствительным биотестом при оценке городских почв оказалась T. durum, менее информативным биотестом –R. sativus L. Это может быть связано с физиологическими, морфологическими особенностями тест-растения и спецификой поллютантов, содержащихся в пробах почвы. Оценка интегральной токсичности проб почв г. Уральска позволила выявить на территории города зоны средней и слабой фитотоксичности, а также участки почвенного покрова, соответствующие фоновым показателям.
Применение растительных тест-объектов с разной степенью чувствительности к экотоксикантам позволило наиболее полно охарактеризовать степень фитотоксичности почвенного покрова г. Уральска. При оценке фитотоксичности как проб почвы более чувствительным тест-объектом оказалась T. durum. Биологические показатели, такие как всхожесть семян и длина побега целесообразно использовать для оценки фитотоксичности природных объектов. Токсичность приурочена наиболее загруженным автодорогам города и к промышленным зонам предприятий.
Наложение данных по анализу почвенного покрова позволило выявить на территории г. Уральска зоны с слабой и средней токсичностью по отношению к изученным тест-объектам. Первая зона находится в промышленных зонах города, вторая зона — это магистральные дороги города.
Таким образом, оценка фитотоксичности почвенного покрова г. Уральска, позволила установить степень антропогенной нагрузки на некоторые функциональные зоны г. Уральска.
Литература:
1 Попова Е. И. Определение фитотоксичности почв города Тобольска методом биотестирования// Современные проблемы науки и образования. — 2016. № 4. — С. 135–139.
2 Терехова В. А. Биотестирование почв: подходы и проблемы // Почвоведение, 2011. № 2. — С. 190–198.
