Способ оценки фитотоксичности нефтезагрязненной почвы
Владельцы патента RU 2461178:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства и рекультивации земель. Способ включает посев в почву наклюнувшихся семян злаков, их проращивание при постоянных оптимальных внешних условиях и измерение в 1-суточном возрасте интенсивности гуттации. Дополнительно измеряют интенсивность гуттации у этих же проростков в более позднем возрасте и вычисляют отношение величины интенсивности гуттации, измеренной дополнительно, к интенсивности гуттации 1-суточных проростков. При этом оценку уровня фитотоксичности почвы осуществляют в соответствии со следующей градацией относительного уровня фитотоксичности нефтезагрязненной почвы: при показателе ИГ2/ИГ1>1 - токсичность отсутствует; ИГ2/ИГ1=1 - низкий уровень токсичности, при ИГ2/ИГ1<1 - высокий уровень токсичности; при ИГ2/ИГ1=0 - очень высокий уровень токсичности, где ИГ1 - интенсивность гуттации 1-суточных проростков; ИГ2 - интенсивность гуттации, измеренная дополнительно. Интенсивность гуттации измеряют дополнительно в возрасте проростков 3-4 суток от всходов. Способ позволяет снизить трудоемкость и сохранить высокую чувствительность оценки. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для оценки на фитотоксичность почв и грунтов, подвергнутых загрязнению нефтью и нефтепродуктами. Существует способ определения фитотоксичности почв, заключающийся в проращивании семян тест-культур в нефтезагрязненной почве (опыт) и параллельно в чистой или обезвреженной почве (контроль), подсчете доли проросших семян и/или измерении длины корней в каждом варианте и вычислении отношения этих показателей в опыте к контролю (1, 2).
Достоинствами указанного способа являются его простота и оперативность. К недостаткам способа нужно отнести его низкую чувствительность и необходимость использования варианта с чистой почвой (контроль).
Известен способ определения фитотоксичности почвы, заключающийся в твердофазном титровании почвы путем ее смешивания с нефитотоксичным стандартом - натуральной почвой или искусственно приготовленной смесью, близкой по свойствам к испытуемой почве, и установлении титра гигиены почвы по антидепрессии гуттации проростков. Этот способ является прототипом изобретения.
Достоинством прототипа является его высокая чувствительность. К недостаткам прототипа следует отнести высокую трудоемкость при приготовлении многочисленных вариантов с разными титрами почвы и сложность в подборе нефитотоксичного стандарта, близкого по свойствам к испытуемой почве.
С целью снижения трудоемкости и устранения необходимости использования нефитотоксичного стандарта почвы при сохранении высокой чувствительности предлагается следующее. В способе оценки фитотоксичности нефтезагрязненной почвы, включающем посев в эту почву наклюнувшихся семян злаков, их проращивание при постоянных оптимальных внешних условиях и измерение в 1-суточном возрасте интенсивности гуттации, дополнительно измеряют интенсивность гуттации у этих же проростков в более позднем возрасте и вычисляют отношение величины интенсивности гуттации, измеренной дополнительно, к интенсивности гуттации 1-суточных проростков, при этом оценку уровня фитотоксичности почвы осуществляют в соответствии со следующей градацией.
| Показатель | Относительный уровень фитотоксичности нефтезагрязненной почвы |
| ИГ2/ИГ1>1 | Отсутствие токсичности |
| ИГ2/ИГ1=1 | Низкий уровень |
| ИГ2/ИГ1<1 | Высокий уровень |
| ИГ2/ИГ1=0 | Очень высокий уровень |
| ∗ИГ1 - интенсивность гуттации 1-суточных проростков; ИГ2 - интенсивность гуттации, измеренной дополнительно |
Пример 1. Семена яровой пшеницы высевали в чашки Петри с почвой, содержащей следующие концентрации сырой нефти: 0 (контроль), 0,3; 1,0; 3,0; 9,0 г/кг сухой почвы. Проращивание продолжалось в течение 4 суток. Результаты приведены в табл.1. Видно, что ростовые показатели семян из вариантов с нефтезагрязненной почвой оказываются существенно ниже контрольных значений при концентрации нефти в почве, равной 9 г/кг. Это позволяет сделать заключение, что концентрация нефти в почве 9 г/кг соответствует высокому уровню фитотоксичности.
| Таблица 1 | |
| Прорастание семян пшеницы при различных уровнях нефтезагрязнения почвы (значения в колонках с разными буквами существенно различаются между собой при Р≤0,05) | |
| Концентрация нефти, г/кг | Доля проросших семян, % |
| 0 (контроль) | 90±0,6а |
| 0,3 | 92±0,8а |
| 1,0 | 94±0,2б |
| 3,0 | 91±0,5а |
| 9,0 | 80±0,9в |
Пример 2. В экспериментах в условиях остекленной теплицы в течение 40 суток (от всходов) выращивали растения яровой пшеницы в вегетационных сосудах с почвой, содержащей следующие концентрации сырой нефти: 0 (контроль), 0,3; 1,0; 3,0; 6,0 г/кг сухой почвы. Результаты измерений, выполненных после уборки растений, приведены в табл.2.
Можно видеть, что до уровня загрязнения почвы поллютантом, равного 1 г/кг включительно, не отмечено достоверного снижения длины и площади листьев главного побега, а также сухой биомассы надземной части растений. Как показано выше, при этих же концентрациях нефти в почве не наблюдалось отрицательной реакции прорастающих семян (табл.1). Следовательно, при концентрациях нефти от 0,3 до 1 г/кг почва не является фитотоксичной.
При концентрации нефти в почве, равной 3 г/кг, значения длины 4-го листа, площади листьев главного побега и надземной части биомассы растений достоверно снижались, а длина 3-го и 5-го листьев, длина колоса главного побега (табл.2), доля проросших семян (табл.1) не уменьшались. Различная реакция разных органов растений говорит о том, что концентрация нефти 3 г/кг соответствует низкому уровню фитотоксичности почвы.
| Таблица 2 | ||||||
| Ростовые показатели пшеницы при разных уровнях нефтезагрязнения почвы (значения в колонках с разными буквами существенно различаются между собой при Р≤0,05). Возраст растений 40 суток от всходов | ||||||
| Концентрация нефти, г/кг | Длина третьего листа, см | Длина четвертого листа, см | Длина пятого листа, см | Площадь листьев главного побега одного растения, см2 |
Сухая масса надземной части 10 растений, г | Длина колоса главного побега, см |
| 0 | 37,0±1,6а | 35,0±1,2а | 26,9±1,1а | 45,4±0,9а | 2,6±0,2а | 5,5±0,3а |
| 0,3 | 38,6±1,5а | 31,8±1,2аб | 25,6±0,8аб | 49,8±0,7б | 2,6±0,2а | 6,1±0,4а |
| 1 | 35,1±1,6аб | 30,7±1,0аб | 23,8±1,0аб | 45,8±1,1а | 2,0±0,2а | 5,6±0,6а |
| 3 | 32,7±1,4аб | 29,1±0,9бв | 22,9±0,7аб | 37,6±0,8в | 1,6±0,1б | 6,4±0,3а |
| 6 | 29,6±1,5б | 25,7±0,9в | 20,9±1,5б | 32,9±0,5г | 1,2±0,1в | 3,9±0,3б |
Пример 3. Семена яровой пшеницы высевали в пластиковые чашки с почвой, содержащей следующие концентрации сырой нефти: 0 (контроль), 0,3; 1,0; 3,0 и 9,0 г/кг сухой почвы. В 1-суточном возрасте (от появления всходов) чашки с растениями накрывали сверху пластиковыми стаканами для создания насыщенной влагой атмосферы и измеряли интенсивность гуттации проростков, собирая капли воды на фильтровальную бумагу. Время экспозиции составляло 1 час. Указанные измерения повторяли ежедневно в течение 4 суток. В 5-суточном возрасте обычно у растений появляется второй лист, и, следовательно, проводить измерения интенсивности гуттации в этом возрасте по причине двойных трудозатрат нецелесообразно.
| Таблица 3 | ||||
| Возрастная динамика интенсивности гуттации проростков пшеницы при различных уровнях нефтезагрязнения почвы (значения в колонках с разными буквами существенно различаются между собой при Р≤0,05) | ||||
| Концентрация нефти в почве, г/кг | Интенсивность гуттации, мг/10 проростков в час по суткам от всходов | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 0 (контроль) | 238±4,4 | 280±3,6 | 366±4,4 | 400±3,6 |
| 0,3 | 238±4,4 | 238±5,2 | 280±3,6 | 366±4,4 |
| 1,0 | 238±3,6 | 238±4,4 | 280±2,5 | 366±5,2 |
| 3,0 | 178±5,2 | 178±3,6 | 178±2,5 | 178±2,5 |
| 9,0 | 178±2,5 | 178±4,4 | 110±4,4 | 110±3,6 |
Из результатов, приведенных в табл.3, можно видеть, что у проростков из опытных вариантов до 3- или 4-суточного возраста (относительно 1-суточного возраста) при концентрациях нефти в почве от 0,3 до 1,0 г/кг наблюдается повышение интенсивности гуттации (соответственно, при этом отношение ИГ2/ИГ1>1). Поскольку повышение интенсивности гуттации также имеет место и в чистой почве, т.е. контроле, то можно заключить, что эти концентрации нефти не являются фитотоксичными. Данный факт, как показано выше, подтверждается отсутствием негативного влияния концентраций нефти от 0,3 до 1 г/кг сухой почвы на прорастающие семена и взрослые растения (табл.1, 2). Следовательно, отношение ИГ2/ИГ1>1 свидетельствует об отсутствии фитотоксичности почвы.
При концентрации нефти в почве, равной 3 г/кг, интенсивность гуттации с возрастом проростков не изменяется (табл.3), и, соответственно, при этом отношение ИГ2/ИГ1=1. Как показано выше, на основании реакций растений (табл.1, 2) при данной концентрации поллютанта регистрировался низкий уровень фитотоксичности почвы.
При более высоких концентрациях нефти в почве (9 г/кг) происходит снижение интенсивности гуттации у 3-, 4-суточных проростков относительно 1-суточных, и, соответственно, при этом отношение ИГ2/ИГ1<1. При этой же самой концентрации нефти в почве четко регистрировался высокий уровень фитотоксичности, отрицательная реакция как прорастающих семян, так и взрослых растений (табл.1, 2).
Логично предположить, что при некотором запредельном содержании нефти в почве интенсивность гуттации у 3-, 4-суточных проростков неминуемо снизится до нулевого значения. Эта концентрация поллютанта, при которой отношение ИГ2/ИГ1=0, будет соответствовать очень высокому уровню фитотоксичности.
Эффект от внедрения предложенного способа состоит в экономии материальных средств и времени при анализе почвенных образцов на уровень их фитотоксичности в результате нефтезагрязнения.
Источники информации
1. Хейдеккер У. Регулирование внешней среды. М., 1961.
2. Иванов В.Б., Плотникова И.В., Живухина Е.А. и др. Практикум по физиологии растений. М., 2001.
3. Реппо Э.-Х. А. Способ определения фитотоксичности почвы. Авт. свид. СССР №682183. БИ №32, 1979.
1. Способ оценки фитотоксичности нефтезагрязненной почвы, включающий посев в эту почву наклюнувшихся семян злаков, их проращивание при постоянных оптимальных внешних условиях и измерение в 1-суточном возрасте интенсивности гуттации, отличающийся тем, что дополнительно измеряют интенсивность гуттации у этих же проростков в более позднем возрасте и вычисляют отношение величины интенсивности гуттации, измеренной дополнительно, к интенсивности гуттации 1-суточных проростков, при этом оценку уровня фитотоксичности почвы осуществляют в соответствии со следующей градацией относительного уровня фитотоксичности нефтезагрязненной почвы: при показателе ИГ2/ИГ1>1 токсичность отсутствует; ИГ2/ИГ1=1 - низкий уровень токсичности, при ИГ2/ИГ1<1 - высокий уровень токсичности; при ИГ2/ИГ1=0 - очень высокий уровень токсичности, где
ИГ1 - интенсивность гуттации 1-суточных проростков;
ИГ2 - интенсивность гуттации, измеренной дополнительно.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность гуттации измеряют дополнительно в возрасте проростков 3-4 суток от всходов.
