Особенности химического состава почвогрунтов и аккумулирующая способность растений нефтезагрязненных территорий Республики Калмыкия (стр. 4 )

Опыт с ячменем обыкновенным показал следующее. В первый год в почвах, загрязненных нефтью, были обнаружены изменения морфологических показателей. Уменьшилось число растений на 24% и длина  надземной части ячменя обыкновенного на 22% по сравнению с контролем (табл. 3).

Таблица 3

Влияние нефтезагрязнения на показатели продуктивности

ячменя обыкновенного и амаранта

Показатели	Варианты опыта 1-го года	Варианты опыта 2-го года
контроль	первичное загрязнение	контроль	остаточное загрязнение	повторное загрязнение
Ячмень обыкновенный
Длина корня, см	4,2±0,62	3,8±0,59	4,5±0,30	5,2±0,18	4,4±0,61
Длина стебля, см	31,2±2,40	24,5±1,31	29,7±1,32	27,5±0,51	22,4±1,42
Число колосков, шт.	2,7±0,66	2,6±0,61	3,3±0,38	2,8±0,27	2,5±0,24
Число зерен, шт.	40,0±5,01	39,1±3,54	44,9±8,20	43,7±7,30	30,5±4,61
Масса 1000 зерен, г	31,1±0,32	29,8±0,54	35,8±0,43	33,4±0,45	32,3±0,51
Масса одного растения, г	1,6±0,57	1,1±0,61	1,4±0,61	1,4±0,72	2,9±0,54
Число растений на 1м2	210,0±9,0	160,0±6,0	220,0±8,0	200,0±5,0	140±7,0
Амарант запрокинутый
Длина корня, см	14,8±1,10	14,8±1,15	14,7±1,16	18,6±1,37	14,8±1,19
Длина стебля, см	40,7±3,42	33,8±2,96	43,8±3,97	51,9±2,64	51,3±3,88
Число растений на 1м2, шт.	120,0±4,70	90,0±5,40	130,0±5,80	115,0±5,10	90,0±4,50

Во второй год в варианте с остаточным нефтезагрязнением почвы незначительно уменьшилась длина стебля, масса 1000 шт. зерен и густота всходов ячменя обыкновенного. Увеличился выход зерна, в среднем из 2 – 3 колосков ячменя получено 61 – 63 штук зерен, что на 30,6 % выше, чем в контроле. Соответствовало контролю только масса одного растения. При повторном загрязнении с увеличением концентрации нефти повысилась степень изреженности растений. Уменьшилось число колосков, масса и выход зерна. Нефтяное загрязнение способствовало увеличению массы растений.

В первый год в опытах с амарантом были обнаружены подавления ростовых процессов. Во второй год в варианте с остаточным загрязнением уменьшилась всхожесть растений амаранта. Стимулирующее действие нефть оказала на рост стебля и корня. Растения хорошо укоренились, повысилась их кустистость. При повторном загрязнении всходили уже не все посеянные семена исследованного растения. Всхожесть растений уменьшилась на 31%. В этом случае нефтяное загрязнение не оказало значительного влияния на длину корня и длину стебля.

Во второй год провели аналогичный опыт с первичным загрязнением кресс-салата и овса посевного. В вариантах опыта с овсом при нефтяном загрязнении все показатели были ниже контроля. Опыт с кресс-салатом показал, что нефть не оказала значительного влияния на длину корня и число листьев, но уменьшилось число растений. Отмечено стимулирующее действие нефтезагрязнения на рост растений в высоту (табл. 4).

Таблица 4

Влияние нефтезагрязнения на показатели продуктивности

овса посевного и кресс-салата

Показатели	Контроль	Загрязнение
Овес посевной
Длина колоса, см	17,6±2,27	13,1±1,52
Длина стебля, см	43,2±3,87	37,5±2,39
Число зерен, шт.	12,3±2,24	7,6±1,24
Масса 1000 зерен, г	27,2±1,32	22,4±1,24
Масса одного растения, г	1,04±0,42	0,9±0,51
Число растений на 1м2	510,0±10,00	463,0±12,00
Кресс-салат
Длина корня, см	10,0±1,69	10,0±1,58
Длина стебля, см	11,7±1,19	14,0±0,64
Число листьев, шт.	8,7±1,86	8,0±1,21
Число растений на 1м2	63,0±2,00	50,0±3,00

Таким образом, фитотоксичность почвы напрямую зависит от интенсивности и длительности загрязнения. Степень ингибирования роста и развития растений прямо пропорциональна концентрации нефти. Если при остаточном загрязнении нефти угнетается около 10% растений, то при повторном нефтезагрязнении угнетается более 30% растений.

По морфологическим показателям выявлен следующий ряд устойчивости растений: ячмень обыкновенный > амарант запрокинутый> кресс-салат > овес посевной.

В растениях ячменя и амаранта были определены содержания валовых форм ТМ. В контрольных образцах наибольшее накопление ТМ выявлено в фитомассе амаранта. Причем концентрации Pb, Cd, Co, Ni в амаранте больше в 3 раза, чем в ячмене. Содержание ТМ в нефтезагрязненных почвах после выращивания на нем амаранта и ячменя уменьшилось. По сравнению с почвами нефтяных месторождений концентрация ТМ в образцах полевого опыта была выше в 2 – 3 раза. Для сравнения с региональной фоновой концентрацией был рассчитан коэффициент концентрирования региональный – ККР. Региональный уровень превышали следующие элементы: Zn и Ni в 5,0 раз, Hg в 2,0 – 2,5 раза, As в 1,5 – 1,7 раз. Содержание других элементов значительно ниже регионального значения. По отношению к фоновой концентрации ТМ в светло-каштановых почвах РФ (Ккф) в нефтезагрязненных почвах отмечено невысокое превышение концентрации Zn и As, значительное превышение Cd. Таким образом, посев сельскохозяйственных растений на нефтезагрязненную почву позволил несколько снизить содержание ТМ в почве, за счет их выноса с урожаем. При этом, в фитомассе исследованных растений выявлено накопление токсичных элементов – Cd, Co и As. Выявлено, что наилучшим концентратором ТМ является амарант.

Было изучено изменение свойств светло-каштановой, черноземной и бурой полупустынной почвы в модельном эксперименте при нефтяном загрязнении. Опыт проводили в течение 6 месяцев в двух вариантах: 1) без увлажнения; 2) с увлажнением и перемешиванием нефтезагрязненной почвы. Первый опыт показывал изменения свойств почвы при попадании токсиканта в результате «аварийного пролива». Второй – дальнейшее распределение нефти в почве, при увлажнении.

В светло-каштановых почвах концентрации ионов максимальны после 3-х месячного контакта нефти с почвой. Содержание гидрокарбонат-ионов увеличилось в 3 раза, хлорид-ионов в 5 раз, ионов кальция в 4 раза, ионов магния в 28 раз. В черноземных почвах в отличие от светло-каштановых почв концентрация катионов и анионов значительно выше. Наблюдалось увеличение концентраций сульфат-ионов и ионов натрия. Содержание сульфатов в первом варианте опыта увеличилось в 1,5 раза, во втором – в 2 раза. Концентрация ионов натрия после 6-ти месячного контакта увеличилась в 1,3 и 1,7 раз, соответственно. Вероятно, эти изменения произошли вследствие вторичного засоления почв.

Нефтяное загрязнение ухудшило агрохимические показатели почв. Наблюдалось уменьшение емкости поглощения почвы, что понижает ее способность к поглощению загрязняющих веществ. В модельных образцах почв выявлено уменьшение содержания подвижного калия: так, через два месяца после внесения нефти в почву содержание его уменьшилось в 3,5 раза. В светло-каштановых почвах максимальное уменьшение содержания калия наблюдалось после 3-х месячного загрязнения (в 2 раза). Содержание железа в бурых полупустынных почвах по сравнению с контролем уменьшилось, что объясняется усилением интенсивности восстановительных процессов. Содержание Сорг. по сравнению с контрольными значениями увеличилось (табл. 5).

Таблица 5

Содержание органического углерода в модельных образцах, %

Почва	Варианты опыта	Время контакта нефти с почвой, мес.	Коэфф. коррел.
1	2	3	6
Чернозем обыкновенный	контроль	5,80±1,16
без увлажнения	10,20±0,51	11,16±0,56	11,72±0,59	12,80±0,64	0,97
с увлажнением	8,00±0,40	14,20±0,72	14,80±0,72	16,20±0,82	0,78
Светло-каштановая	контроль	1,20±0,24
без увлажнения	11,90±0,59	12,60±0,63	25,40±1,27	25,41±1,25	0,81
с увлажнением	14,10±0,71	14,30±0,71	15,50±0,79	15,54±0,78	0,83
Бурая полупустынная	контроль	0,52±0,10
без увлажнения	6,14±0,31	6,14±0,31	6,14±0,30	6,08±0,32	-0,93
с увлажнением	14,10±0,72	14,12±0,71	14,68±0,73	14,10±0,70	-0,01

В варианте без увлажнения через 1 месяц загрязнения концентрация Сорг. в черноземных почвах увеличилась в 2 раза, в светло-каштановых – в 10 раз, в бурых полупустынных – в 12 раз.  Аналогичные изменения произошли в варианте с увлажнением почв. Сорбционная емкость почв Сорг. увеличилась в следующем порядке (в варианте опыта без увлажнения): чернозем обыкновенный – бурая полупустынная – светло-каштановая.