Фитотоксичность почв с.Магинск Караидельского района

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

БИРСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО  БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО

УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ БИОЛОГИИ И ХИМИИ

КАФЕДРА БИОЛОГИИ РАСТЕНИИ И МПБ

Курсовая работа на тему:

Фитотоксичность почв с.Магинск Караидельского района

                                                                                         Выполнила:

                                                                                              студентка 3курса 3 группы    факультета биологии и  химии                        Кирякова А.А.

Научный руководитель:

к.б.н., доцент Черных И.В.

Бирск 2014

Содержание

Введение

Глава 1.Антропогенное загрязнение почв и их влияние на развитие растений

           1.1.Классификация почвенных загрязнителей

           1.2.Понятие и виды приоритетных веществ-загрязнителей почвы, их характеристика

           1.3.Методы контроля загрязнений почвы

Глава 2. Характеристика объектов исследования, места проведения эксперимента, используемые методики

             2.1 Характеристика места проведения эксперимента

             2.2 Характеристика объектов исследования

    2.3.Используемые методики

Глава 3.Результаты и их обсуждение

Выводы

Список литературы

Приложение

Введение

Актуальность темы. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений, а так же  почве отведена важнейшая роль в жизни общества, так как она представляет собой источник продовольствия, обеспечивает 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности, так как эффективная защита окружающей среды от опасных химических реагентов невозможна без достоверной информации о степени загрязнения почв.

Токсичность почвы влияет на жизнедеятельность позвоночных и беспозвоночных животных,  на рост и развитие растительности. Фитотоксичность почв изучалась во многих регионах, однако в условиях с. Магинск Караидельского района подобные исследования не проводились, поэтому тема настоящего исследования является актуальной.

Цель нашего исследования – определение степени фитотоксичности почв с.Магинск РБ по посевным качествам растений семейства Тыквенные(Cucurbitаceae).

В рамках поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- выявить транспортную нагрузку на экспериментальных участках и объем выделившихся веществ;

- изучить влияние фитотоксичности почв на посевные качества семян сем. Тыквенные;

- определить содержание тяжелых металлов в образцах почв;

- составить ряд ранжирования видов по степени толерантности к загрязнению почвы; объему и массе выделившихся вредных веществ.

При выполнениинаучной работы были использованы следующие методы исследования: наблюдение, эксперимент, сравнение, измерение, анализ, статистическая обработка данных.

Объект исследования:  почвы с.Магинск с 3-х экспериментальных участков, 3 вида растений сем.Тыквенные.

Предмет исследования: фитотоксичность почв с.Магинск Караидельского района РБ.

База исследования: экспериментальные участки с.Магинск, экологическая лаборатория при БФ БашГУ, лаборатория биолого-химического факультета.

Новизна работы: впервые на территории  с.Магинск определили автотранспортную нагрузку и содержание тяжелых металлов в почвах экспериментальных участков.

Практическая значимость: Результаты исследования могут быть использованы при биомониторинге почвенной среды.

Апробация:

Публикации(я):

Структура работы: выпускная квалификационная работа  изложена на 27 страницах компьютерного набора и состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованных источников, приложения. В первой главе дан литературный обзор темы, во второй - характеристика объектов исследования, места проведения экспериментов и используемые методики, в третьей главе представлены результаты исследования и их обсуждение. В работе 10 таблиц, 5 рисунков. Список использованных источников 30.

Глава 1. Антропогенное загрязнение почв и их влияние на развитие растений

1.1 Классификация почвенных загрязнений

Под загрязнением почв понимают увеличение концентраций содержащихся в почве веществ выше предельно допустимого уровня, а также появление в почвах любых количеств несвойственных им веществ, признанных вредными. Различают шесть степеней загрязнения почв (0-5) по признаку снижения их продуктивности, количества производимой биомассы, а по видам загрязнений различают четыре класса веществ-загрязнителей: физические, химические, биологические и радиоактивные.

     Загрязнения почвы трудно классифицируются, в разных источниках их деление даётся по-разному (Евреинова, Колесников, 2006; Родзевич, 2003). Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина по загрязнению почвы:

1)    Мусор, выбросы, отвалы, отстойные породы

 В эту группу входят различные по характеру загрязнения смешанного характера, включающие как твёрдые, так и жидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади. Соприкосновение человека с загрязненными почвами, а также употребление свежих овощей, выращенных на таких почвах, может служить причиной глистных инвазий и кишечных заболеваний, поскольку почва может содержать возбудителей раневых инфекций (столбняка, сибирской язвы), а также ряд насекомых, являющимися передатчиками различных инфекций. Выпадающие на загрязненную почву атмосферные осадки, проходят через почву, переносят в грунтовые воды растворимые органические вещества, микрофауну и микрофлору (http://studopedia.org/).

2)    Тяжелые металлы

Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжёлые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит очень ядовитое соединение - тетраэтилсвинец, содержащее тяжёлый металл свинец, который попадает в почву. Основные приоритетные тяжелые металлы - это ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк. В зависимости от токсичности загрязнителей они были разделены на классы опасности, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1

Классификация химических веществ по классам опасности

Класс опасности	Химическое вещество
1	Мышьяк (As), кадмий (Cd), ртуть (Hg), свинец (Pb), селен (Se), цинк (Zn), фтор (F), бензапирен (C20Н12)
2	Бор (B), кобальт (Co), никель (Ni), молибден (Mo), медь (Cu), сурьма (Sb), хром (Cr)
3	Барий (Ba), ванадий (V), вольфрам (W), марганец (Mn), стронций(St), ацетофенон (C8H8O)

Определение приоритетности компонентов загрязнения производится в соответствии со списком ПДК и ОДК химических веществ в почве и их класса опасности по ГОСТу 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почва».

Для территорий с развитой промышленностью, для проведения комплексной гигиенической оценки на определенных территориях были выделены дополнительные загрязнения - это никель, медь, хром, марганец, кобальт; ванадий, бензапирен, фтор. С исторической точки зрения интерес к этой проблеме появился с исследованием плодородия почв, ведь такие элементы, как железо, марганец, медь, цинк, молибден и, вероятно, кобальт, очень важны для жизни растений и, значит, для животных и человека.

Все внимание к охране окружающей среды вызвал особый интерес к вопросам воздействия на почву тяжелых металлов, которые в первую очередь относятся в приоритетным веществам - загрязнителям почвы.

Источники поступления приоритетных загрязнителей почвы представлены в таблице 2.

Таблица 2

Возможное поступление металлов в биосферу при исчерпании достоверных запасов руд, угля, торфа, млн. т.

Элемент	Суммарный техногенный выброс металлов	Содержится в гумосфере	Отношение техногенного выброса к содержанию в гумосфере
Свинец	207,5	24,0	8,6
Мышьяк	739,0	12,0	61,6
Кадмий	7,4	1,2	6,2
Уран	590,4	2,4	246,0
Ртуть	0,55	0,024	27,1
Олово	295,7	19,0	15,6
Серебро	3,0	0,24	12,5

Они известны и под названием микроэлементов, потому, что необходимы растениям в малых количествах. К группе микроэлементов относятся и металлы, содержание которых в почве довольно высокое, например, железо, которое входит в состав большинства почв и занимает четвертое место в составе земной коры (5%) после кислорода (46,6%), кремния (27,7%) и алюминия (8,1%) (Евреинова, Колесников, 2006), (ГОСТ 17.4.3.01-83).

3)    Пестициды

Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков  лет. Пестициды объединяют следующие группы таких веществ: гербициды - против сорняков, инсектициды - насекомых-вредителей, фунгициды - патогенные грибы, зооциды - уничтожающие вредных теплокровных животных и т. д. Большая часть пестицидов - это яды, отравляющие организмы-мишени, к ним также относят стерилизаторы (вещества, вызывающие бесплодие) и ингибиторы роста (Мельников, 1987).

4)    Микотоксины

Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы. Микотоксины - это продукты метаболизма грибов, поражающих зерновые и другие кормовые культуры (хлопчатник, арахис, подсолнечник, овощи, фрукты). Присутствие их в кормах ведет к ухудшению продуктивных показателей, повышению смертности, увеличению конверсии, ухудшению репродуктивных качеств и иммунного статуса. Обнаружено токсическое воздействие на млекопитающих (включая человека), птиц, представителей аквакультуры. Они различаются химической формулой, разной токсичностью и механизмом воздействия. На рост и развитие плесневых организмов влияют такие  главные факторы: необходимая температура, присутствие свободной или активной влаги, достаточное количество кислорода, физическое повреждение растений, наличие спор грибов. Сопутствующими факторами являются погодные условия, применение удобрений, густота посевов, сроки уборки урожая, условия транспортировки и хранения, наличие насекомых-паразитов (Тутельян, Кравченко, 1985).

5)    Радиоактивные вещества

Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2-8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом. 137Cs (цезий-137), 144Ce (церий-144) и 36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Так же существуют и природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и т.д. (Родзевич, 2003).

1.2 Источники попаданий загрязнений в почву

С исторической точки зрения интерес проблеме загрязнений почв появился с исследованием плодородия, поскольку такие элементы, как железо, марганец, медь, цинк, молибден и, возможно, кобальт, очень важны для жизни растений и, следовательно, для животных и человека.

Они известны и под названием микроэлементов, потому, что необходимы растениям в малых количествах. К группе микроэлементов относятся также металлы, содержание которых в почве довольно высокое, например, железо, которое входит в состав большинства почв и занимает четвертое место в составе земной коры (5%) после кислорода (46,6%), кремния (27,7%) и алюминия (8,1%) .

Все микроэлементы могут оказывать отрицательное влияние на растения, если концентрация их доступных форм превышает определенные пределы. Некоторые тяжелые металлы, например, ртуть, свинец и кадмий, которые, по всей видимости, не очень важны для растений и животных, опасны для здоровья человека даже при низких концентрациях.

Выхлопные газы транспортных средств, вывоз в поле или станции очистки сточных вод, орошение сточными водами, отходы, остатки и выбросы при эксплуатации шахт и промышленных площадок, внесение фосфорных и органических удобрений, применение пестицидов и т.д. привели к увеличению концентраций тяжелых металлов в почве.

До тех пор, пока тяжелые металлы прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и окружающую среду будет незначительным. Однако, если почвенные условия позволяют перейти тяжелым металлам в почвенный раствор, появляется прямая опасность загрязнения почв, возникает вероятность проникновения их в растения, а также в организм человека и животных, потребляющие эти растения. Кроме того, тяжелые металлы могут быть загрязнителями растений и водоемов в результате использования сточных ила вод. Опасность загрязнения почв и растений зависит: от вида растений; форм химических соединений в почве; присутствия элементов противодействующих влиянию тяжелых металлов и веществ, образующих с ними комплексные соединения; от процессов адсорбции и десорбции; количества доступных форм этих металлов в почве и почвенно-климатических условий. Следовательно, отрицательное влияние тяжелых металлов зависит, по существу, от их подвижности, т.е. растворимости.

Тяжелые металлы в основном характеризуются переменной валентностью, низкой растворимостью их гидроокисей, высокой способностью образовывать комплексные соединения и, естественно, катионной способностью.

К факторам, способствующим удержанию тяжелых металлов почвой относятся: обменная адсорбция поверхности глин и гумуса, формирование комплексных соединений с гумусом, адсорбция поверхностна и окклюзирование (растворяющие или поглощающие способности газов расплавленными или твердыми металлами) гидратированными окислами алюминия, железа, марганца и т.д., а также формирование нерастворимых соединений, особенно при восстановлении.

Миграция тяжелых металлов в почвах может происходить с жидкостью и суспензией при помощи корней растений или почвенных микроорганизмов. Миграции растворимых соединений происходит вместе с почвенным раствором (диффузия) или путем перемещения самой жидкости. Вымывание глин и органического вещества приводит к миграции всех связанных с ними металлов. Миграция летучих веществ в газообразной форме, например, диметила ртути, носит случайный характер, и этот способ перемещения не имеет особого значения. Миграция в твердой фазе и проникновение в кристаллическую решетку являются больше механизмом связывания, чем перемещения.

Тяжелые металлы могут быть внесены или адсорбированы микроорганизмами, которые в свою очередь, способны участвовать в миграции соответствующих металлов.

Дождевые черви и другие организмы могут содействовать миграции тяжелых металлов механическим или биологическим путями, перемешивая почву или включая металлы в свои ткани.

Из всех видов миграции самая важная – миграция в жидкой фазе, потому что большинство металлов попадает в почву в растворимом виде или в виде водной суспензии и фактически все взаимодействия между тяжелыми металлами и жидкими составными частями почвы происходит на границе жидкой и твердой фаз.

Почвы с высокой адсорбционной способностью соответственно и высоким содержанием глин, а также органического вещества могут удерживать эти элементы, особенно в верхних горизонтах. Это характерно для карбонатных почв и почв с нейтральной реакцией. В этих почвах количество токсических соединений, которые могут быть вымыты в грунтовые воды и поглощены растениями, значительно меньше, чем в песчаных кислых почвах. Однако при этом существует большой риск в увеличении концентрации элементов до токсичной, что вызывает нарушение равновесия физических, химических и биологических процессов в почве. Тяжелые металлы, удерживаемые органической и коллоидной частями почвы, значительно ограничивают биологическую деятельность, ингибируют процессы иттрификации, которые имеют важное значение для плодородия почв.

     Песчаные почвы, которые характеризуются низкой поглотительной способностью, как и кислые почвы очень слабо удерживают тяжелые металлы, за исключением молибдена и селена. Поэтому они легко адсорбируются растениями, причем некоторые из них даже в очень малых концентрациях обладают токсичным воздействием.

     Содержание в почве свинца обычно колеблется от 0,1 до 20 мг/кг. Свинец отрицательно влияет на биологическую деятельность в почве, ингибирует активность ферментов уменьшением интенсивности выделения двуокиси углерода и численности микроорганизмов.

Содержание цинка в почве колеблется от 10 до 800 мг/кг, хотя чаще всего оно составляет 30-50 мг/кг. Накопление избыточного количества цинка отрицательно влияет на большинство почвенных процессов: вызывает изменение физических и физико-химических свойств почвы, снижает биологическую деятельность. Цинк подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, вследствие чего нарушаются процессы образования органического вещества в почвах. Избыток цинка в почвенном покрове затрудняет ферментацию разложения целлюлозы, дыхания, действия уреазы.

     Тяжелые металлы, поступая из почвы в растения, передаваясь по цепям питания, оказывают токсическое действие на растения, животных и человека.

Среди наиболее токсичных элементов прежде всего следует назвать ртуть, которая представляет наибольшую опасность в форме сильнотоксичного соединения – метилртути. Ртуть попадает в атмосферу при сжигании каменного угля и при испарении вод из загрязненных водоемов. С воздушными массами она может переноситься и откладываться на почвах в отдельных районах. Исследования показали, что ртуть хорошо сорбируется в верхних сантиметрах перегнойно-аккумулятивного горизонта разных типов почв суглинистого механического состава. Миграция ее по профилю и вымывание за пределы почвенного профиля в таких почвах незначительна. Однако в почвах легкого механического состава, кислых и обедненных гумусом процессы миграции ртути усиливаются. В таких почвах проявляется также процесс испарения органических соединений ртути, которые обладают свойствами летучести.

Свинцовая пыль оседает на поверхности почв, адсорбируется органическими веществами, передвигается по профилю с почвенными растворами, но выносится за пределы почвенного профиля в небольших количествах.

Благодаря процессам миграции в условиях кислой среды образуются техногенные аномалии свинца в почвах протяженностью 100 м. Свинец из почв поступает в растения и накапливается в них. В зерне пшеницы и ячменя количество его в 5-8 раз превышает фоновое содержание, в ботве, картофеле – более чем в 20 раз, в клубнях – более чем в 26 раз.

Кадмий, подобно ванадию и цинку, аккумулируется гумусовой толще почв. Характер его распределения в почвенном профиле и ландшафте, видимо, имеет много общего с другими металлами, в частности с характером распределения свинца. Многие почвенные беспозвоночные концентрируют кадмий в своих организмах. Кадмий усваивается дождевыми червями, мокрицами и улитками в 10-15 раз активнее, чем свинец и цинк. Кадмий токсичен для сельскохозяйственных растений, и даже, если высокие концентрации кадмия не оказывают заметного влияния на урожай сельскохозяйственных культур, токсичность его сказывается на изменении качества продукции, так как в растениях происходит повышения содержания кадмия.

Мышьяк попадает в почву с продуктами сгорания угля, с отходами металлургической промышленности, с предприятий по производству удобрений. Наиболее прочно мышьяк удерживается в почах, содержащих активные формы железа, алюминия, кальция. Токсичность мышьяка в почвах всем известна. Загрязнение почв мышьяком вызывает, например, гибель дождевых червей. Фоновое содержание мышьяка в почвах составляет сотые доли миллиграмма на килограмм почвы.

Фтор и его соединения находят широкое применение в атомной, нефтяной, химической и др. видах промышленности. Он попадает в почву с выбросами металлургических предприятий, в частности, алюминиевых заводов, а также как примесь при внесении суперфосфата и некоторых других инсектицидовэ

Загрязняя почву, фтор вызывает снижение урожая не только благодаря прямому токсическому действию, но и изменяя соотношение питательных веществ в почве. Наибольшая адсорбция фтора происходит в почвах с хорошо развитым почвенным поглощающим комплексом. Растворимые фтористые соединения перемещаются по почвенному профилю с нисходящим током почвенных растворов и могут попадать в грунтовые воды. Загрязнение почвы фтористыми соединениями разрушает почвенную структуру и снижает водопроницаемость почв.

Цинк и медь менее токсичны, чем названные тяжелые металлы, но избыточное их количество в отходах металлургической промышленности загрязняет почву и угнетающе действует на рост микроорганизмов, понижает ферментативную активность почв, снижает урожай растений.

Следует отметить усиление токсичности тяжелых металлов при их совместном воздействии на живые организмы в почве. Совместное воздействие цинка и кадмия оказывает в несколько раз более сильное ингибирующее действие на микроорганизмы, чем при такой же концентрации каждого элемента в отдельности.

Вблизи предприятий естественные фитоценозы предприятий становятся более однообразными по видовому составу, так как многие виды не выдерживают повышения концентрации тяжелых металлов в почве. Количество видов может сокращаться до 2-3, а иногда до образования моноценозов.

1.3.Методы  контроля загрязнений почвы.

Выявление загрязнения почв тяжелыми металлами производят прямыми методами отбора почвенных проб на изучаемых территориях и их химического анализа на содержание тяжелых металлов. Эффективно также использовать для этих целей ряд косвенных методов: визуальная оценка состояния фитогенезов, анализ распространения и поведения видов – индикаторов среди растений, беспозвоночных и микроорганизмов.

Для выявления пространственных закономерностей проявления загрязнения почв используют сравнительно-географический метод, методы картирования структурных компонентов биогеоценозов, в том числе и почв. Такие карты не только регистрируют уровень загрязнения почв тяжелыми металлами и соответствующие изменения в напочвенном покрове, но позволяют прогнозировать изменение состояния природной среды.

Рекомендовано отбирать образцы почв и растительности по радиусу от источника загрязнения с учетом господствующих ветров по маршруту протяженностью 25-30 км.

Расстояние от источника загрязнения для выявления ореола загрязнения может колебаться в значительных пределах и в зависимости от интенсивности загрязнения и силы господствующих ветров может изменяться от сотен метров до десятков километров.

Выявление уровня токсичности тяжелых металлов непросто. Для почв с разными механическими составами и содержанием органического вещества этот уровень будет неодинаков. В настоящее время сотрудниками институтов гигиены предприняты попытки определить ПДК металлов в почве. В качестве тест-растений рекомендованы ячмень, овес и картофель. Токсичным уровень считался тогда, когда происходит снижение урожайности на 5-10%. Предложены ПДК для ртути – 25 мг/кг, мышьяка – 12-15, кадмия – 20 мг/кг. Установлены некоторые губительные концентрации ряда тяжелых металлов в растениях (г/млн.): свинец – 10, ртуть – 0,04, хром – 2, кадмий – 3, цинк и марганец – 300, медь – 150, кобальт – 5, молибден и никель – 3, ванадий – 2.

Защита почв от загрязнения тяжелыми металлами базируется на совершенствовании производства.

При атмосферном загрязнении почв тяжелыми металлами, когда они концентрируются в больших количествах, но в самых верхних сантиметрах почвы, возможно удаление этого слоя почвы и его захоронение.

В последнее время рекомендован ряд химических веществ, которые способны инактивировать тяжелые металлы в почве или понизить их токсичность. В ФРГ предложено применение ионообменных смол, образующих хелатные соединения с тяжелыми металлами. Их применяют в кислотной и солевой формах или в смеси той и другой форм.

Известкование почв уменьшает кислотность удобрений и растворимость свинца, кадмия, мышьяка и цинка. Поглощение их растениями резко уменьшается. Кобальт, никель, медь и марганец в нейтральной или слабощелочной среде также не оказывают токсического действия на растения.

Органические удобрения, подобно органическому веществу почв, адсорбируют и удерживают в поглощенном состоянии большинство тяжелых металлов. Внесение органических удобрений в высоких дозах, использование зеленых удобрений, птичьего помета, муки из рисовой соломы снижают содержание кадмия и фтора в растениях, а также токсичность хрома и других тяжелых металлов.

Оптимизация минерального питания растений путем регулирования состава и доз удобрений также снижает токсическое действие отдельных элементов. В Англии в почвах, зараженных свинцом, мышьяком и медью, задержка появления всходов снималась при внесении минеральных азотных удобрений.

Однако, известно, что уровень токсичности тяжелых металлов неодинаков для разных видов растений. Поэтому снятие токсичности тяжелых металлов оптимизацией минерального питания должно быть дифференцировано не только с учетом почвенных условий, но и вида и сорта растений.

Одно из основных условий охраны почв от загрязнения биоцидами – создание и применение менее токсичных и менее стойких соединений и внесение их в почву и уменьшение доз их внесения в почву. Существует несколько способов, позволяющих уменьшить дозу биоцидов без снижения эффективности их возделывания.

Глава 2. Характеристика места проведения эксперимента и объектов исследования, используемые методики

2.1  Характеристика места проведения эксперимента

Караидельский район расположен в северной части Республики Башкортостан. Благодаря преобладанию известняков характерны карстовые формы рельефа-суходолы, воронки, поноры ручьев. Преобладают подзолистые, светло-серые и серые лесные почвы. Они часто маломощные и щебнистые. Климат влажный, умеренно-холодный.

Подзолистые почвы - типичные почвы хвойных, или северных («бореальных»), лесов. Название происходит от слов «под» и «зола» и появилось, видимо, от русских крестьян, обнаруживавших при вспахивании слой, напоминавший золу. Эти почвы формируются в сырых и холодных местностях. Представляют собой большую группу кислых сиаллитных элювиально-иллювиально-дифференциированных почв с профилем E-Bt, f, h, al, формирующихся в условиях промывного водного режима при сезонном промораживании на суглинистых моренах, покровных суглинках, суглинистых делювиальных и элювиально-делювиальных отложениях кислых пород. Для формирования почв характерно периодическое переувлажнение верхней части профиля весной при снеготаянии и осенью перед установкой снежного покрова.

Светло-серые лесные: гумусовый горизонт маломощный -15-20 см, светло-серого цвета, как и гумусово-элювиальный, отличающийся сланцеватой или плитчатой структурой; иллювиальный горизонт хорошо выражен, очень плотного сложения, ореховатой структуры. Содержание гумуса от 1,5-3 % до 5 %, в его составе преобладают фульвокислоты, что обеспечивает кислую реакцию почв данного подтипа. По морфологическим признакам и свойствам близки к дерново-подзолистым почвам.

Серые лесные: дерновый процесс выражен сильнее, а подзолистый - слабее, нежели в светло-серых. Гумусовый горизонт серого цвета, мощностью 25-30 см, содержание гумуса - от 3-4 % до 6-8 %, в его составе незначительно доминируют гуминовые кислоты. Почвенный раствор имеет кислую реакцию среды. Элювиально-иллювиальный горизонт не выражен (http://www.e-ng.ru/geografiya/birsk.html).

2.2 Характеристика объектов исследования

Все пробы отбирались с территории Караидельского района села Магинск, 11 мая 2014 года.

Участок 1-территория вблизи автотрассы (1-2 м от обочины);

Участок  2-территория огорода около дома;

Участок 3-территория на  ул.Коммунистической;

Участок 4- территория парка им.Чиркова (участок с меньшей антропогенной нагрузкой, контроль).

    Для проведения исследования выпускной квалификационной работы, были взяты следующие виды растений сем.Тыквенные.

   Огурец обыкновенный (Cucumis sativus L.) -однолетнее    травянистое      растение. Стебель стелющийся, шершавый, заканчивает усиками, которыми он может зацепиться за опору, при этом стебель может вытянуться на 1-2 м. Плод - многосемянный, сочный, изумрудно-зелёный, пузырчатый. Он может иметь различную форму и размер в зависимости от сорта. В кулинарном отношении огурцы традиционно относят к овощным культурам. В его плодах 95-97 % воды и ничтожно малое количество белков, жиров и углеводов. Оставшиеся 3 % включают каротин, витамины PP, C и B, а также макро- и микроэлементы, а также много калия и магния. Сам по себе огурец является теплолюбивым растением, при этом ему необходимо много света и влаги, также очень требователен к плодородию почвы и температурным перепадам (http://www.fito-terapevt.ru).

Рис.1. Объект исследования - огурец обыкновенный (Cucumis sativus L.) (https://ru.wikipedia.org).

Кабачок (Cucurbita pepo ssp. рepo L.) кустовая разновидность тыквы обыкновенной с продолговатыми плодами, без плетей. Плоды могут быть зелёного, жёлтого, чёрного или белого цвета. Мякоть нежная и быстроваркая, употребляется также и в сыром виде (в салатах).Калорийность около 27 Ккал (на 100 г.). Кабачки богаты калием - 240 мг%, железом - 0,4 мг%, содержат органические кислоты - 0,1 %, витамины (мг%): С- 15, РР - 0,6, В₁ и В₂ - по 0,03, В₆ -0,11, каротин - 0,03.Молодые кабачки имеют наилучшие вкусовые качества и легко усваиваются. Кабачки можно добавлять в детское меню, в рацион питания больных, идущих на поправку, а также людей, страдающих от проблем с пищеварением. Растение теплолюбивое, но может успешно переносить недлительное похолодание до 5-6°C. Заморозки даже слабые (-1-2°C) губительны. Хорошо отзывается на внесение навоза и минеральных удобрений. В начальный период роста и развития особенно требователен к фосфору и азоту, во время цветения и плодоношения - к азоту, калию и кальцию. Он самый скороспелый из тыкв. Цветение наступает через месяц после появления всходов, товарные плоды образуются через 7-10 дней (http://datchnik.ru/index.php/kobachki/51-kobachki).

Рис.2. Объект исследования - кабачок (Cucurbita pepo ssp. рepo L.) (http://edaplus.info/produce/marrow.html).

Тыква обыкновенная (Cucurbita pepo L.) - однолетние или  многолетние жёстко-шершавые или волосистые травы; стелющиеся по земле и цепляющиеся при помощи ветвистых усиков стебли, покрытые более или менее крупными лопастными листьями.Плод - тыквина, обыкновенно с твёрдым внешним слоем (корой) и с многочисленными сплюснутыми, обрамлёнными толстым вздутием семенами, без белка. Тыква - это теплолюбивая, жаростойкая, светолюбивая, засухоустойчивая культура(http://lektrava.ru/encyclopedia/tykva-obyknovennaya-krupnaya-muskatnaya).

Рис.3. Объект исследования – тыква обыкновенная (Cucurbita pepo L.) (http://edaplus.info/produce/pumpkin.html).

2.3 Используемые методики

Выращивание семян проводили по методике Н.В. Маячкиной, М.В. Чугунова «Токсилогическая оценка почвы»:

Почвенная  вытяжка

Для определения фитотоксичности почвы готовили почвенную вытяжку. Для этого около 200-250 г почвы смешивали с 0,5 л отстоянной водопроводной воды и выдерживали 1-2 часа, периодически взбалтывали, после чего суспензию отстаивали и фильтровали; воду использовали для тестов. Тесты фитотоксичности воды и почвенных вытяжек принципиально одинаковы и  рассматривались вместе.

Тестовые растения
Как уже говорилось, чувствительность разных растений к разным вредным веществам неодинакова. В идеальном варианте тест нужно проводить на тех растениях, которые будут выращиваться, но это не всегда возможно. Довольно часто в подобных тестах используют кукурузу, лук и ряд других широко доступных растений. При тестах на проростках желательно использовать семена строго определенного сорта.
Тест фитотоксичности на проростках.

В лабораториях для таких тестов используют чашки Петри. В нашем случае специальную лабораторную посуду вполне можно заменить подручными средствами. Вполне подойдут чистые полиэтиленовые крышки от банок, мелкие пластиковые или фарфоровые блюдца. На дно помещают круг из фильтровальной бумаги (можно вырезать также из простой бумажной салфетки, только без ароматизаторов и т. п.). На фильтровальную бумагу кладут семена и аккуратно заливают водой так, чтобы семена частично находились над поверхностью воды (не задохнулись). Тестовые семена замачивают в исследуемой воде или почвенной вытяжке 24 ч; контрольные семена (одновременно с этим) — в отстоянной водопроводной воде. Потом семена перекладывают для проращивания и заливают отстоянной водопроводной водой (так же, как описывалось выше). Ставят как минимум две контрольные чашки и две тестовые. Проращивают семена в течение недели (время может варьироваться в зависимости от скорости роста используемых растений), при комнатной температуре, в тени, доливая отстоянную водопроводную воду, чтобы они не высохли. Возможен вариант, когда проростки в тестовых чашках и далее поливают исследуемой водой. Чувствительность теста при этом может быть выше, однако и влияние помех возрастает. После того как корни проростков в контрольных чашках в длину достигли не более 5 см, измеряют длину корней в тестовых и контрольных чашках.

Интерпретация результатов

Как правило, достоверным считается результат, если средняя длина корней тестовых растений отличается от контрольной группы на 20%. Меньшая длина корней тестовых растений свидетельствует о замедлении их роста, а значит, и о возможной токсичности. Может быть и так, что в тестовой группе растений длина корней больше, чем в контрольной. Это возможно либо при слабой фитотоксичности, либо при высоком содержании в исследуемой воде питательных для растений минеральных солей и длительном опыте. Кстати, последнее можно рассматривать как мешающее влияние.

Выводы

1.                С. Магинск является благополучным в экологическом отношении, что связано с меньшей автотранспортной нагрузкой. Почва вблизи трассы  загрезнена тяжелыми металлами .

2.                Фитотоксичность почв взятых с разных мест с. Магинск заметно различается. Самая грязная и токсичная почва оказалась вблизи трассы. Менее токсичной оказалась местность вблизи парка им.Чиркова, она является более чистой и свежей.

3.                По приведенным таблицам мы составили таблицы  всхожести и энергии прорастания семян. Наши вычисления дали неодинаковые ряды ранжирования, в котором территория вблизи  парка им.Чиркова занимает первую строку и является лидером, как в всхожести семян так и в энергии их прорастания. А вблизи трассы   имеет самые плохие показатели во всех случаях, для всех трех проведенных опытов.

Список литературы

1. ГОСТ 27593-88 (СТ СЭВ 5298-85) "Почвы. Термины и определения".

2. ГОСТ 17.2.2.01-81 (СТ СЭВ 4470-84) "Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния".

3. ГОСТ 17.4.3.01-83 (СТ СЭВ 3847-82) "Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб".

4. ГОСТ 17.4.3.03-85 "Охрана природы. Почвы. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ".

5. ГОСТ 17.4.4.02-84 "Охрана природы. Почва. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа".

6. ГОСТ 17.4.3.06-86 (СТ СЭВ 5101-85) "Охрана природы. Почвы. Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ".

7. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами N 4266-87. Утв. МЗ СССР 13.03.87.

8. Приказ от 21.08.2007 № 246 «О мерах по организации проведению социально-гигиенического мониторинга» // СПС Гарант.

9. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. - Ленинград.: «Химия», 1991.

10. Девятова Т.А. Биодиагностика техногенного загрязнения почв // Экология и промышленность России. 2006. Январь. – С. 36 – 37.

11. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. – М.: Наука, 2001.

12. Евреинова А.В., Колесников С.И. Влияние загрязнения черноземов тяжелыми металлами на рост и развитие растений // Материалы IV Международного симпозиума «Степи северной Евразии». Оренбург. 2006.

13. Завистяева Т.Ю. Значение почвы как одного из показателей состояния здоровья населения в системе социально-гигиенического мониторинга // Здоровье населения и среда обитания.– 2006 — № 1(154). — С. 18–22.

14. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. /Под ред. С. Калверта и Г. Инглунда. – М.: «Металлургия», 1991.

15. Исмаилов Н. М. Нефтяное загрязнение и биологическая активность почв. – М.: Наука, 1991.

16. Колесников С.И., Попович А.А., Евреинова А.В. Сравнительная оценка действия различных химических элементов на экологическое состояние почвы // Материалы Международной научной конференции «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации». Ростов-на-Дону. 2006. С. 264-268.

17. Кормилицын В.И. и др. Основы экологии – М.: ИНТЕРСТИЛЬ, 2007.

18. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. - М.: АО «МДС», 2006.

19. Методы оценки экологической опасности / Под ред. Хоружей Т.А. – М.: Экономика, 1991, 220 с.

20. Монин А. С.. Шишков Ю.А. Глобальные экологические проблемы. — М.: Знание, 2008.

21. Попович А.А., Евреинова А.В., Колесников С.И. Использование микробиологических показателей при мониторинге и диагностике загрязнения почв фтором и бором // Материалы Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв». Москва. 2004. С. 263-264.

22. Смирнова Н.В., Шведова А.В. Влияние свинца и кадмия на фитотоксичность почвы // Экология и промышленность России. 2005. Апрель. – С. 32 – 35.

23.http://www.ogorodnica.ru/sovet14_98.html

24.http://shmain.ru/nauchnye-stati/fitotoksichnost-pochvennogo-pokrova-gorodskoj-territorii.html

25. http://farmer35.ru/stati/test-fitotoksichnosti-pochvy.html

26.http://enc-dic.com/ecology/Fitotoksichnost-Pochvy-1020.html

27. http://ecoclub.nsu.ru/books/Obr3-4/14.html

Дронова, Т. Я. Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв / Т. Я. Дронова. - М., 1990.