Зима в условиях города Новосибирска длится более пяти месяцев. В конце октября — начале ноября автомобильные дороги начинают посыпать смесью песка, соли и мочевины. Песок используют для увеличения эффективности торможения шин автомобилей по асфальту и льду. Соль и мочевину используют для того, чтобы лед таял при более высокой температуре [1, 2].
Известно, что автомобили загрязняют окружающую среду выхлопами, которые содержат сажу, капли несгоревшего топлива (бензин, дизель) и другие вредные для растений и животных соединения. Также известно, что мочевина является хорошим азотным удобрением и широко применяется в сельском хозяйстве [3]. Песок не является вредным для окружающей среды.
Гипотезы исследования
Было выдвинуто две противоположных гипотезы:
1) факторы, загрязняющие окружающую среду, препятствуют прорастанию семян, появлению и развитию проростков;
2) факторы, загрязняющие окружающую среду, благотворно влияют на развитие проростков, так как содержат удобрения.
Цель исследования
Целью данного исследования было изучение влияния факторов зимней эксплуатации автомобильных дорог на прорастание семян гороха и редиса.
Для достижения данной цели было необходимо решить следующие задачи.
- Собрать пробы загрязненного и чистого снега. Получить образцы талой воды
- Установить количество загрязняющих факторов в образцах талой воды
- Изучить влияние чистой и загрязненной талой воды на прорастание семян гороха и редиса
Методы исследования
Отбор образов снега. Образцы чистого снега отбирали в экологически благополучном месте за границей города Бердска. Образцы загрязненного снега отбирали на обочине проезжей части проспекта Лаврентьева. Снег отбирали в чистое ведро, заносили в теплое помещение. Далее измеряли объем полученной воды и проводили анализ наличия загрязняющих факторов.
Определение загрязняющих факторов. Образцы талой воды пропускали через воронку с фильтровальной бумагой. Фильтр взвешивали до фильтрования и после фильтрования и высушивания. Таким образом было определено количество загрязнений (песок, сажа) в единице объема талой воды.
Влияние талой воды на прорастание семян. Семена гороха и редиса высаживали в борозды глубиной 0,5–1 см. Перед посадкой семена гороха предварительно замачивали в течение суток. Почву поливали, после высаживания ящик закрывали пленкой и оставляли на несколько дней до появления первых проростков.
Было изучено четыре экспериментальных группы растений, которые поливали водой разного происхождения. Каждая группа содержала несколько семян гороха и редиса. Первую группу поливали талой водой, полученной из загрязненного снега, собранного на пр. Лаврентьева. Вторую группу поливали талой водой, полученной из чистого снега. Третью группу поливали талой водной, полученной из чистого снега, с добавлением 1 г мочевины на 1 литр воды. Четвертую группу поливали водопроводной водой.
Определение параметров развития проростков. Каждые три дня определяли число проростков в каждой группе. В конце эксперимента проростки извлекали из почвы и определяли их длину. Данные заносили в таблицу. Строили график в программе Excel.
Результаты и их обсуждение
В работе было использовано два источника снега — обочина пр. Лаврентьева (Академгородок), окрестности г. Бердска (СНТ Ветеран). Первый источник снега значительно загрязнен песком, продуктами сгорания бензина и дизельного топлива, а также добавками, которые используют при обработке дорожного покрытия в зимнее время. Воду, полученную после таяния снега, пропускали через фильтровальную бумагу, осадок высушивали и взвешивали. Масса осадка, который в основном состоял из песка, составила около 17 г, объем полученной воды — около 600 мл. Таким образом, концентрация загрязнений в пересчете на 1 литр воды составляет более 28 г/л. Снег из окрестностей г. Бердска не имел никакого постороннего оттенка, запаха и не оставил осадка при пропускании через фильтровальную бумагу.
Для проверки гипотез исследования в один ящик для рассады с разделителями были посажены четыре группы семян гороха и редиса. Горох был выбран как культура, не зависящая от азотных удобрений, редис был выбран как наиболее быстрорастущая культура, способная дать проростки в течение 1 недели [3, 4].
Первую группу растений поливали талой водой, полученной из загрязненного снега, собранного на пр. Лаврентьева. Вторую группу поливали талой водой, полученной из чистого снега. Третью группу поливали талой водной, полученной из чистого снега, с добавлением 1 г мочевины на 1 литр воды. Четвертую группу поливали водопроводной водой.
Известно, что снег практически не содержит минералов, так как образуется из паров воды. Добавление третьей и четверной контрольных групп растений сделано для того, чтобы проверить, насколько сильно влияет добавление мочевины в концентрации, сопоставимой с той, что может быть достигнута в результате обработки песочно-соляной смесью (некоторые варианты таких смесей содержат мочевину в качестве противообледенительной добавки), использование водопроводной воды позволило провести сравнение прорастания семян в стандартных (домашних) условиях.
Из рис. 1 и 2 видно, что семена редиса дали намного больше проростков, чем семена гороха. Полученные результаты соответствуют нашим наблюдениям о всхожести и времени появления проростков данных овощных культур на даче. Всего к концу второй недели эксперимента осталось в живых 35 проростков редиса (рис. 1) и 5 проростков гороха (рис. 2). Также из рис. 2 видно, что в первой экспериментальной группе не проросло ни одного растения гороха. Возможно, это указывает на особую чувствительность данной культуры к загрязнениям окружающей среды.
Анализ полученных результатов (рис. 1) указывает на справедливость первой гипотезы «факторы, загрязняющие окружающую среду, препятствуют появлению и развитию проростков», что подтверждается повышенной частотой гибели проростков редиса из группы 1. Также повышенная гибель проростков редиса из группы 3, поливаемых талой водой с мочевиной указывает не ошибочность второй гипотезы «факторы, загрязняющие окружающую среду, благотворно влияют на развитие проростков, так как содержат удобрения». Мочевина в концентрации, использованной в работе, не является удобрением и не способствует росту редиса.
Рис. 1. Влияние талой воды на проростки редиса
Рис. 2. Влияние талой воды на проростки гороха
Еще более интересные результаты были получены при анализе длины проростков гороха и редиса. Были измерены длины проростков редиса и гороха во всех четырех группах. Вычислили сумму длин проростков редиса в каждой группе и разделили полученное число на количество растений. Таким образом, вычислили среднюю высоту проростка редиса в каждой группе. Результаты представлены на рис. 3. Из которого видно, что максимальную длину имеют проростки второй группы (6,4 см), которые значительно длиннее проростков из четвертой группы (4,3 см).
Рис. 3. Влияние талой воды на проростки редиса
Выводы
1.Талая вода, полученная из снега, загрязненного песочно-соляной смесью, негативно влияет на рост и развитие проростков гороха и редиса и содержит более 28 г/л осадка.
2.Талая вода, полученная из чистого снега, положительно влияет на рост и развитие проростков гороха и редиса
3.Минеральные вещества (в том числе, мочевина), вносимые в почву в количестве, сопоставимом с влиянием песочно-соляной смеси, негативно влияют на рост и развитие проростков гороха и редиса
Практическое применение
Поливание проростков редиса талой водой имеет преимущество перед поливанием водопроводной водой. Этот результат можно использовать при выращивании рассады.
Результаты, полученные в группе растений, поливаемых талой водой с добавлением мочевины, можно интерпретировать следующим образом: возможно, добавление мочевины в меньшей концентрации, будет способствовать прорастанию семян, для этого требуются дополнительные эксперименты. Также нельзя исключить того, что поливание водой с мочевиной способствует росту редиса в более поздние сроки 3–4 недели после прорастания.
Перспективы исследования
Факторы зимней эксплуатации автомобильных дорог, на примере обочины пр. Лаврентьева, оказывают негативное влияние на рост зеленых растений. Ввиду того, что отказаться от использования песочно-соляной смеси на дорогах г. Новосибирска, по-видимому, невозможно, следует рекомендовать максимально убирать загрязненный снег с обочины до его таяния. Эти действия позволят улучшить состояние газона на обочинах пр. Лаврентьева.
Литература:
1. Письмо Росавтодора от 17.03.2004 № ОС-28/1270-ис. Отраслевой дорожный методический документ методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования. Москва, 2004.
2. ГОСТ Р 50597–93 Государственный стандарт Российской Федерации. Автомобильные дороги и улицы. требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. Москва, Госстандарт России.
3. Пасечник В. В., Калинова Г. С., Суматохин С. В.: Биология. 6 класс. Учебное пособие. Просвещение, 2010 г.
4. Былова А. М., Шорина Н. И.: Экология растений. 6 класс. Учебное пособие. Вентана-Граф, 2015 г.
