работа изложена на _____ страницах компьютерного набора и состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы. В первой главе дан литературный обзор темы, во второй показана характеристика объектов исследования, места проведения экспериментов и используемые методики, в третьей главе представлены результаты исследования и их обсуждение. В работе 10 таблиц. Список литературы включает 29 источника.
токсичность почва загрязнение растение
Глава 1. Токсичность почв
1.1 Пути попадания загрязнений в почву
В современных условиях природная среда подвержена комбинированному техногенному загрязнению. Известно, что в связи с жизнедеятельностью человеческой цивилизации синтезируются и попадают в окружающую среду сотни тысяч новых химических соединений с невыясненными токсикологическими характеристиками.
Так, разнообразные соединения естественного и антропогенного происхождения накапливаясь в почве, обусловливают ее загрязненность и токсичность. Источники загрязнения почвы делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозионные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, влияние автотранспорта, сельского хозяйства и т.д.).
Исходя из вышесказанного можно разделить по источнику поступления этих загрязнений в почву:
1.1.1 С атмосферными осадками
Многие химические соединения, попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются в капельках атмосферной влаги и с осадками выпадают в почву. Большинство из них не просто растворяются, а образуют химические соединения с водой, имеющие кислотный характер.
1.1.2 Осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей
Твёрдые и жидкие соединения при сухой погоде обычно оседают непосредственно в виде пыли и аэрозолей. Такие загрязнения можно наблюдать визуально, например, вокруг котельных зимой снег чернеет, покрываясь частицами сажи. Автомобили, особенно в городах и около дорог, вносят значительную лепту в пополнение почвенных загрязнений.
1.1.3 С растительным опадом
Различные вредные соединения, в любом агрегатном состоянии, поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности. Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают снова в почву.
1.2 Классификация почвенных загрязнений
Загрязнения почвы трудно классифицировать, в разных источниках их деление даётся по-разному. Если обобщить и выделить главное, то наблюдается следующая картина по загрязнению почвы:
1.2.1 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.
1.2.2 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 (обязательные для всех субъектов Российской Федерации) показатели - это ртуть, свинец, кадмий, цинк, мышьяк;
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. "
Таблица 1
Классификация химических веществ для контроля загрязнения
Класс опасностиХимическое вещество1Мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, селен, цинк, фтор, бенз (а) пирен2Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром3Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон
Дополнительные (для территорий с развитой промышленностью, для проведения комплексной гигиенической оценки на определенных территориях) - это никель, медь, хром, марганец, кобальт; ванадий, бенз (а) пирен, фтор.
Источники поступления приоритетных загрязнителей почвы можно представить в виде таблицы 2.
Таблица 2. Возможное поступление металлов в биосферу при исчерпании достоверных запасов руд, угля, торфа, млн. т.
ЭлементСуммарный техногенный выброс металловСодержится в гумосфереОтношение техногенного выброса к содержанию в гумосфереСвинец207,524,08,6Мышьяк739,012,061,6Кадмий7,41,26,2Уран590,42,4246,0Ртуть0,550,02427,1Олово295,719,015,6Серебро3,00,2412,5
1.2.3 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.
1.2.4 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.
1.2.5 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. 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.
Растения играют важную роль в нашей жизни, участвуя в пищевых экологических цепочках, являясь производителями кислорода воздуха, выполняя средозащитные функции. Поэтому особенно важно знать, как реагируют растения на химическое загрязнение среды.
Влияние загрязнения окружающей среды на растения.
Роль растений в формировании экосистем особо важна при химическом загрязнении окружающей среды. Повышенное содержание в почве и воздухе химических веществ приводит к гибели растений, снижению фитомассы, прироста, продуктивности, формированию аномальных биоморф, сокращению сроков вегетации, изменениям количественного состава химических элементов растений, изменению видового состава, сокращению числа видов и др.
Техногенные эмиссии оказывают влияние на величину накопления пластидных пигментов и их соотношение. У некоторых видов наблюдается тенденция к формированию в этих условиях ксероморфной структуры листа, которая характеризуется повышенным содержанием хлорофилла в ассимиляционном аппарате, у других, наоборот, мезоморфной с пониженным содержанием хлорофилла.
Под влиянием токсических газов листовая пластинка в большей или меньшей степени обезвоживается. Оводненность листьев растений, произрастающих в условиях высокой загрязненности воздуха, обычно на 10-15 % ниже по сравнению с растениями, находящимися в чистой атмосфере.
В условиях загрязнения атмосферы промышленными выбросами толерантность растений обеспечивают наряду с другими те особенности строения всех тканей листа, которые препятствуют проникновению и распространению в них газов, а именно ксероморфизм, проявляющийся в утолщении эпидермиса, усилении его кутикулой и восковым налетом, опушением, а также в плотном расположении внутренних тканей листа, ведущим к сокращению вентилируемости.
На загрязненных участках диоксид серы, "давящий" на кроны особей с юго-западной стороны, как бы усиливает действие света, формируя тенденцию к уменьшению листовой пластинки с южной стороны кроны, т.е. к ксероморфности листа.
Негативное влияние тяжелых металлов на растительный покров можно рассматривать как в плане их фитотоксичности, так и в плане миграции этих элементов на более высокие трофические уровни экосистем.
При повышенном содержании металлов и тяжелых металлов в почве и воздушном пространстве растения начинаю аккумулировать их в вегетативных и генеративных органах. Растения разных видов по-разному реагируют на увеличения токсических веществ. Однако с увеличением токсической нагрузки видовые различия в накоплении химических элементов в тканях большинства видов растений закономерно уменьшаются.
В условиях токсического действия загрязнителей в растительных организмах протекают приспособительные реакции.
В условиях промышленного загрязнения воздуха древесным листопадным видам присуще сокращение срока жизни листьев и ускорение цикла сезонного развития. Растения в большинстве случаев снижают продуктивность. Тормозятся ростовые процессы, значительно изменяется развитие растений: сдвигается цветение, сокращается вегетационный период, изменение других фенофаз. Нефть отрицательно влияет на рост, метаболизм и развитие растений, существенно тормозит начало цветения и плодоношения.
В выявлении антропогенного загрязнения среды наряду с химико-аналитическими методами находят применение приемы, основанные на оценке состояния отдельных особей, подвергающихся воздействию загрязненной среды, а также их органов, тканей и клеток. Их применение вызвано технической усложненностью и ограниченностью информации, которую могут предоставить химические методы. Кроме того, гидрохимические и химико-аналитические методы могут оказаться неэффективными из-за недостаточно высокой их чувствительности. Живые организмы способны воспринимать более низкие концентрации веществ, чем любой аналитический датчик, в связи, с чем биота может быть подвержена токсическим воздействиям, не регистрируемым техническими средствами.
Биотестирование (bioassay) - процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов, т.е. использования в контролируемых условиях биологических объектов в качестве средства выявления суммарной токсичности среды. Биотестирование представляет собой методический прием, основанный на оценке действия фактора среды, в том числе и токсического, на организм, его отдельную функцию или систему органов и тканей.
Кроме выбора биотеста существенную роль играет выбор тест-реакции - того параметра организма, который измеряется при тестировании.
Суть методологии биотестирования.
Предлагаемая система биомориторинга представляет собой комплекс разных подходов для оценки состояния разных организмов, находящихся под воздействием комплекса как естественных, так и антропогенных факторов. Фундаментальным показателем их состояния является эффективность физиологических процессов, обеспечивающих нормальное развитие организма. В оптимальных условиях организм реагирует на воздействие среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Эти механизмы поддерживают оптимальное протекание процессов развития. Под воздействием неблагоприятных условий механизмы поддержания гомеостаза могут быть нарушены, что приводит к состоянию стресса. Такие нарушения могут происходить до появления изменений обычно используемых параметров жизнеспособности. Таким образом, методология биотестирования позволяет уловить присутствие стрессирующего воздействия раньше, чем многие обычно используемые методы.
Требования к методам биотестирования.
Для того чтобы быть пригодными для решения комплекса современных задач, методы биотестирования, используемые для оценки среды, должны соответствовать следующим требованиям: быть применимыми для оценки любых экологических изменений среды обитания живых организмов; характеризовать наиболее общие и важные параметры жизнедеятельности биоты; быть достаточно чувствительными для выявления даже начальных обратимых экологических изменений; быть адекватными для любого вида живых существ и любого типа воздействия; быть удобными не только для лабораторного моделирования, но также и для исследований в природе; быть достаточно простыми и не слишком дорогостоящими для широкого использования.
Организация наблюдений за загрязнением почв. В связи с тем, что в твердых средах (грунтах) токсиканты редко распределены равномерно, существуют определенные методики отбора проб, позволяющие нивелировать последствия мозаичности. Для определения загрязнений промышленного происхождения отбор проб почвы производится один раз в год в летний период. Методика отбора почвенных образцов определяется поставленными перед исследователями задачами. Во всех случаях образцы должны наиболее полно характеризовать исследуемую площадь. Анализируется индивидуальные и смешанные образцы. Для характеристики биологической активности почв на каждой стометровой делянке берут 5 смешанных образцов конвертным способом. Каждый образец составляют из 5-7 индивидуальных проб.
Берется анализируемый впоследствии образец и помещается в химически неактивную емкость (чистая стеклянная банка, пластиковая емкость). Каждый образец снабжается этикеткой с указанием района взятия пробы, шифра и номера керна, даты, фамилии исследователя.
1.4 Метод биотестирования как показатель токсичности почв
В выявлении антропогенного загрязнения среды наряду с химико-аналитическими методами находят применение приемы, основанные на оценке состояния отдельных особей, подвергающихся воздействию загрязненной среды, а также их органов, тканей и клеток. Их применение вызвано технической усложненностью и ограниченностью информации, которую могут предоставить химические методы. Кроме того, гидрохимические и химико-аналитические методы могут оказаться неэффективными из-за недостаточно высокой их чувствительности. Живые организмы способны воспринимать более низкие концентрации веществ, чем любой аналитический датчик, в связи, с чем биота может быть подвержена токсическим воздействиям, не регистрируемым техническими средствами.
Биотестирование-процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов, т.е. использования в контролируемых условиях биологических объектов в качестве средства выявления суммарной токсичности среды. Биотестирование представляет собой методический прием, основанный на оценке действия фактора среды, в том числе и токсического, на организм, его отдельную функцию или систему органов и тканей.
Кроме выбора биотеста существенную роль играет выбор тест-реакции - того параметра организма, который измеряется при тестировании.
Суть методологии биотестирования. Предлагаемая система биомориторинга представляет собой комплекс разных подходов для оценки состояния разных организмов, находящихся под воздействием комплекса как естественных, так и антропогенных факторов. Фундаментальным показателем их состояния является эффективность физиологических процессов, обеспечивающих нормальное развитие организма. В оптимальных условиях организм реагирует на воздействие среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Эти механизмы поддерживают оптимальное протекание процессов развития. Под воздействием неблагоприятных условий механизмы поддержания гомеостаза могут быть нарушены, что приводит к состоянию стресса. Такие нарушения могут происходить до появления изменений обычно используемых параметров жизнеспособности. Таким образом, методология биотестирования позволяет уловить присутствие стрессирующего воздействия раньше, чем многие обычно используемые методы.
Требования к методам биотестирования. Для того чтобы быть пригодными для решения комплекса современных задач, методы биотестирования, используемые для оценки среды, должны соответствовать следующим требованиям: быть применимыми для оценки любых экологических изменений среды обитания живых организмов; характеризовать наиболее общие и важные параметры жизнедеятельности биоты; быть достаточно чувствительными для выявления даже начальных обратимых экологических изменений; быть адекватными для любого вида живых существ и любого типа воздействия; быть удобными не только для лабораторного моделирования, но также и для исследований в природе; быть достаточно простыми и не слишком дорогостоящими для широкого использования.
Организация наблюдений за загрязнением почв. В связи с тем, что в твердых средах (грунтах) токсиканты редко распределены равномерно, существуют определенные методики отбора проб, позволяющие нивелировать последствия мозаичности. Для определения загрязнений промышленного происхождения отбор проб почвы производится один раз в год в летний период. Методика отбора почвенных образцов определяется поставленными перед исследователями задачами. Во всех случаях образцы должны наиболее полно характеризовать исследуемую площадь. Анализируется индивидуальные и смешанные образцы. Берется анализируемый впоследствии образец и помещается в химически неактивную емкость (чистая стеклянная банка, пластиковая емкость). Каждый образец снабжается этикеткой с указанием района взятия пробы, шифра и номера керна, даты, фамилии исследователя.
Глава 2. Характеристика объектов исследования и места проведения эксперимента, используемые методики
.1 Характеристика объектов исследования
Бирский район находиться в низовье реки Белой. Расположен в пределах Прибельской увалисто-волнистой равнины, в зоне Северной лесостепи, в самом теплом, незначительно засушливом агроклиматическом регионе Башкирии. Правобережье реки Белой в границах Бирского района - составная часть Бирской лесостепи, которая характеризуется значительно (25-27%) облесенностью территории и распространением серых лесных почв. На левобережье остепенность гораздо выше, а почвенный покров состоит из выщелоченных черноземов.
Се́рые лесны́е по́чвы формируются в лесостепной зоне в условиях периодически-промывного водного режима под пологом широколиственных (дубовые с примесью липы, клёна, ясеня), смешанных (берёзовые с примесью пихты и сосны или сосново-берёзовые с примесью лиственницы) или мелколиственных (берёзовые с примесью осины) лесов с разнообразной и обильной травяной растительностью. Один сантиметр почвы образуется в природе за 250-300 лет, двадцать сантиметров - за 5-6 тысяч лет.
Тип серых лесных почв подразделяется на три подтипа:
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 обусловливает кислую реакцию почв данного подтипа. В целом, по морфологическим признакам и свойствам близки кдерново-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 преобладают гуминовые кислоты. Почвенный раствор имеет кислую реакцию среды. Элювиально-иллювиальный горизонт может быть не выражен.
Тёмно-серые лесные: среди серых лесных почв выделяется наиболее интенсивным дерновым процессом и наименее - подзолистым (кремнезёмистая присыпка необильная, иногда может вообще отсутствовать). Мощность гумусового горизонта - до 40 см, содержание гумуса - от 3,5-4 % до 8-9 %, гуминовые кислоты преобладают над фульвокислотами. Реакция среды - слабокислая. Характерно наличие новообразований кальция на глубине 120-150 см.
Выщелоченные черноземы относятся к тяжелым глинистым и суглинистым почвам и содержат до 6% гумуса в поверхностном горизонте. Эти почвы имеют плотное сложение и водопроницаемость их невелика. Во время дождей они сильно набухают, теряют структурные свойства. При высыхании их объем значительно уменьшается, на поверхности образуется прочная корка, а трещины достигают глубины полутора и более метров. Несмотря на большую мощность гумусового горизонта, эти физические недостатки выщелоченных черноземов часто бывают причиной низких урожаев. Для увеличения урожаев необходимо не допускать образования корки на поверхности почв и улучшать их структуру внесением органических удобрений.
Аллювиальные (пойменные) почвы формируются в условиях поемного режима - регулярного отложения на поверхности поймы слоев свежего речного или озерного аллювия разного гранулометрического состава. Мощность слоев варьирует от нескольких миллиметров до первых сантиметров.
Образование аллювиальных почв происходит под воздействием аллювиального процесса, который заключается в накоплении речного аллювия на поверхности почв в результате оседания твердых частиц из паводковых вод. Эти почвы растут не вниз, как другие, а вверх, получая каждый год все новые порции почвообразующей породы и органических веществ. Аллювиальные почвы, особенно почвы центральной поймы, обладают высоким плодородием, но часто заболачиваются, превращаясь в почвы низинных болот.
Цикличность почвообразования проявляется в присутствии в профиле погребенных гумусовых горизонтов разной степени сохранности, вплоть до размытых серых облаковидных субгоризонтальных линз разной мощности и интенсивности тёмной окраски. Глубина залегания погребенных гумусовых горизонтов в профиле аллювиальных почв сильно варьирует, они выделяются при полевом описании, но в типовую формулу профиля не включаются.
Для проведения исследования курсовой работы, были взяты следующие виды растений сем. Злаки.
Пшени́ца (лат. Tríticum) - род травянистых, в основном однолетних, растений семейства Злаки, или Мятликовые (Poaceae), ведущая зерновая культура во многих странах, в том числе и России.
Однолетние травянистые растения 30-150 см высотой. Стебли прямостоячие, полые или выполненные. Влагалища почти до основания расщеплённые, на верхушке обычно с ланцетными ушками; язычки 0,5-2 (3) мм длиной, перепончатые, обычно голые. Листья 3-15 (20) мм шириной, обычно плоские, линейные или широколинейные, голые или волосистые, шероховатые. Корневая система мочковатая.
Общее соцветие - прямой, линейный, продолговатый или яйцевидный, сложный колос длиной от 3 до 15 см, с не распадающейся или распадающейся при плодах на членики осью. Колоски одиночные, расположены на оси колосьев двумя правильными продольными рядами, сидячие, все одинаковые, 9-17 мм длины, с (2) 3-5 тесно сближенными цветками, из которых верхний обычно недоразвит; ось колоска очень коротковолосистая, без сочленений, с короткими нижними члениками и более длинным самым верхним члеником.
Колосковые чешуи обычно 6-15 (редко 25-32) мм длиной.
Нижние цветковые чешуи 7-14 (реже 15-20) мм длиной, от яйцевидных до продолговатых, кожистые, гладкие, шероховатые или коротко волосистые, с 7-11 (15) жилками, без киля, на верхушке переходящие в зубец или ость до 18 см длиной; каллус очень короткий, тупой.
Верхние цветковые чешуи обычно немного короче нижних, по более-менее крылатым килям очень коротко реснитчатые; цветковые плёнки в числе 2, обычно цельные, по краю реснитчатые.
Тычинок 3, с пыльниками 2-4,5 мм длиной. Зерновки 5-10 мм длиной, свободные, толстые, наверху слегка волосистые, овальные или продолговатые, глубоко желобчатые. Крахмальные зёрна простые.
Хромосомы крупные; основное число хромосом равно 7. Растения яровые или озимые.
Пшеница - это одна из самых значимых зерновых культур в мире. Из этого злака производят муку, крупу, макаронные и кондитерские изделия, а также некоторые виды пива и водки. Существует огромное количество сортов и видов пшеницы, но наибольшее распространение получили твердые и мягкие сорта.
Пшеничный крахмал применяется в медицине в присыпках и мазях, как обволакивающее (в клизмах), в хирургии для неподвижных повязок из крахмальных бинтов. Зародыши пшеницы содержат значительное количество питательных и биологически активных веществ. Экстракт зародышей пшеницы - это иммуномодулятор, который способен увеличить сопротивляемость организма действию негативных внешних факторов.
В медицине и косметологии экстракт зародышей пшеницы предлагается как средство, обладающее противоожоговым эффектом, ускоряющее заживление ран, язв и ожогов. В косметологии используется также в качестве омолаживающего средства. Благодаря содержанию селена и каротиноидов, которые обладают антиоксидантными свойствами, зародыши пшеницы препятствуют действию свободных радикалов. Экстракт зародышей пшеницы укрепляет стенки сосудов, предупреждает старение и появление опухолей.
Рожь (лат. Secálecereále) - однолетнее или двулетнее травянистое растение. Рожь посевная как природный вид является диплоидной формой (2n = 14). В последние десятилетия селекционерами получена удвоением количества хромосом в клетках тетраплоидная рожь (2n = 28), сорта которой формируют крупное зерно (масса 1000 зёрен достигает 50-55 г), мощную, стойкую против полегания соломину.
Рожь имеет мочковатую корневую систему, проникающую на глубину до 1-2 м, поэтому она хорошо переносит лёгкие песчаные почвы, а благодаря высокой физиологической активности быстро усваивает из почвы полезные вещества из труднорастворимых соединений. Когда зерно помещается в почву глубоко, рожь закладывает два узла кущения: первый - глубоко, а позже второй - ближе к поверхности почвы, который становится главным. Интенсивность кущения у ржи высока - каждое растение формирует 4-8 побегов, а при благоприятных условиях - до 50-90.
Стебель у ржи полый, с 5-6 междоузлиями, прямой, голый или лишь под колосьями опушённый. Высота стебля в зависимости от условий выращивания и сорта колеблется от 70 до 180-200 см.
Листья широколинейные, плоские, вместе со стеблем сизые. Длина листовой пластинки - 15-30 см, ширина 1,5-2,5 см. В основании пластинки размещается короткий язычок и короткие голые или опушённые ушки. Стебель несёт на верхушке соцветие - один удлинённый, немного поникающий сложный колос; под колосом стебель немного волосистый. Колос состоит из клетчатого, почти четырёхгранного стержня и плоских колосков, сидящих на выступах стержня и обращённых к нему плоской стороной. Тычинок три; опыление ветровое. Зерновка продолговатая, немного сжатая с боков, с глубокой бороздкой с внутренней стороны посередине; после созревания она вываливается из колоска. Зерно ржи различается по размеру, форме и окраске. Длина его 5-10 мм, ширина 1,5-3,5 мм, толщина 1,5-3 мм. Форма зёрен удлинённая или овальная с заметной поперечной морщинистостью на поверхности. Масса 1000 зёрен у диплоидных сортов - 23-38 г, а у тетраплоидных - 35-52 г.
К условиям выращивания, в особенности к почвам, рожь менее требовательна, чем пшеница. У неё хорошо развита корневая система, которая проникает на глубину от 1,5 до 2 метров и способна усваивать фосфор и калий из труднорастворимых соединений. Рожь в меньшей степени чувствительна к кислотности почвы. Хорошо растёт при pH 5,3-6,5. Поэтому её можно выращивать на малопригодных для пшеницы подзолистых почвах. Но лучшими являются плодородные структурные чернозёмы и серые лесные почвы среднего и лёгкого суглинистого механического состава. Плохо растёт на тяжёлых глинах, заболоченных, засоленных почвах.
Рожь - перекрёстноопыляющееся растение длинного светового дня. Пыльца переносится воздухом. Благоприятной для опыления является тихая тёплая погода при достаточной влажности воздуха. В жаркую погоду при низкой влажности воздуха пыльца утрачивает.
Ячме́нь (лат. Hórdeum) - род растений семейства Злаки, один из древнейших злаков, возделываемых человеком. Представители рода Ячмень - однолетние, двулетние или многолетние травы.
Листья в почке свёрнутые. Язычок короткий. Колоски одноцветковые, собранные пучками по 3-2 в длинный верхушечный сложный колос. Колосковые чешуйки тонкие, щетинистые, сидящие накрест с цветковыми чешуйками. Нижняя цветковая чешуйка обычно с закрученной остью на верхушке. Плёнки косояйцевидные или продолговатые.
В России возделываются по преимуществу яровые сорта.
Ячневая крупа - это дроблёные ячменные ядра, освобождённые от цветочных плёнок. Преимущество ячневой крупы в том, что в отличие от перловки она не подвергается шлифовке, поэтому в ней больше клетчатки.
Перловая крупа - это цельные ячменные зёрна, очищенные и шлифованные или нешлифованные. Своё название перловка получила потому, что цветом и формой напоминает речной жемчуг (уст. русск. перлы, укр. перли - жемчуг). Используют для приготовления перловой каши
В народной медицине отвар ячменной крупы используют при воспалительных заболеваниях желудка и кишечника, как общеукрепляющее средство после операций на органах брюшной полости.
Особенностью ячменной муки является большое количество полисахарида b глюкана, обладающего холестерино-понижающим эффектом, хорошее соотношение между белком и крахмалом, богатое содержание провитамина А, витаминов группы В и микроэлементов: кальция, фосфора, йода, особенно много кремниевой кислоты.
Широко распространено возделывание ячменя обыкновенного, другие виды возделываются изредка или произрастают в диком виде.
Зерно ячменя широко используют для продовольственных, технических и кормовых целей, в том числе в пивоваренной промышленности, при производстве перловой и ячневой круп. Ячмень относится к ценнейшим концентрированным кормам для животных, так как содержит полноценный белок, богат крахмалом. В России на кормовые цели используют до 70 % ячменя, возделываются по преимуществу яровые сорта.
2.2 Характеристика места проведения эксперимента
Все пробы отбирались с территории Бирского района села Угузево.
Пункт № 1 - территория вблизи озера Яланкуль, в 400 м находиться местная свалка ТБО.
Пункт № 2 - территория вблизи озера Дикое, в 500м находятся бывшие питомники клубники.
Пункт № 4 - территория вблизи смешанного леса.
2.3 Используемые методики
Выращивание семян проводили по методике Н.В. Маячкиной, М.В. Чугунова "Токсилогическая оценка почвы".
Почвенная вытяжка
Для определения фитотоксичности почвы готовят почвенную вытяжку. Для этого около 200-250 г почвы смешивают с 0,5 л отстоянной водопроводной воды и выдерживают 1-2 часа, периодически взбалтывая, после чего суспензию отстаивают и фильтруют; воду используют для тестов. Тесты фитотоксичности воды и почвенных вытяжек принципиально одинаковы и будут рассматриваться 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. 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.
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.
Глава 3. Результаты и их обсуждение
Влияние фитотоксичности почв на посевные качества семян сем. Злаки
В почве:
) влияние фитотоксичности почвы на всхожесть семян представлены в таблице 1. Всхожесть семян - это количество появившихся всходов.
Таблица 3. Всхожесть семян, в %
растениепункт№1пункт№2пункт№3пункт№4Среднее значениерожь70100509077,5пшеница1090103035ячмень2040202025
Энергия прорастания зависит от жизнеспособности семян, чем и определяется быстрота их прорастания. Семена с высокой энергией
прорастания раньше и дружнее всходят. В данном случае всхожесть и энергия прорастания выше у ржи, что подтверждается данными приведенными в таблицах 3 и 4.
) влияние фитотоксичности почвы на энергию прорастания семян представлены в таблице4.
Таблица 4. Энергия прорастания семян, в %
место отбора проброжьпшеницаячменьпункт№1701020пункт№21009040пункт№3501020пункт№4903020
) влияние фитотоксичности почвы на скорость прорастания семян представлены в таблице 5 и 6.
Таблица 5. Число проросших семян за каждые сутки, шт
растения1 день2 день3 день4 деньрожь-25-пшеница--1-ячмень-11-
Формулы расчета скорости прорастания семян:
рожь= (0*1) + (2*2) + (5*3) + (0*4) /2+5=2,7 сут.;
пшеница= (0*1) + (0*2) + (1*3) + (0*4) /1=3 сут.;
ячмень= (0*1) + (1*2) + (1*3) + (0*4) /2=2,5 сут.
Таблица 6. Скорость прорастания семян, сут
растение пункт№1пункт№2пункт№3пункт№4рожь2,72,93,22,2пшеница32,633,6ячмень2,52,52,53
) влияние фитотоксичности почвы на дружность прорастания семян определяются с помощью формул (среднее значение всхожести семян, деленное на количество дней прорастания):
рожь: 77,5: 4=19,3;
пшеница: 35: 4=8,75;
ячмень: 25: 4=6,25.
В почвенной вытяжке:
Таблица 7. Всхожесть семян,%
растениепункт№1пункт№2пункт№3пункт№4пункт№5Среднее значениерожь702070608060пшеница201020202018ячмень303030302028
Всхожесть семян в почвенной вытяжке выше у ржи, это видно по результатам опыта.
Таблица 8. Энергия прорастания семян,%
место отбора проброжьпшеницаячменьпункт№1207030пункт№2102030пункт№3207030пункт№4206030пункт№5208020
Таблица 9. Число проросших семян за каждые сутки, шт
растения1 день2 день3 день4 деньрожь-11-пшеница-313ячмень-12-
Формулы расчета скорости прорастания семян:
рожь= (0*1) + (1*2) + (1*3) + (0*4) /2=2,5сут;
пшеница= (0*1) + (3*2) + (1*3) + (3*4) /1=3сут;
ячмень= (0*1) + (1*2) + (2*3) + (0*4) /3=2,6 сут
Таблица 10. Скорость прорастания семян, сут
растениепункт№1пункт№2пункт№3пункт№4пункт№5рожь2,5232,52,5пшеница322,83,12,6ячмень3,62,32,62,32,5
Дружность прорастания семян,%
рожь: 18: 4=4,5;
пшеница: 60: 4=15;
ячмень: 28: 4=7.
В почвенной вытяжке энергия и скорость прорастания семян выше у пшеницы, чем у других представителей, что подтверждается данными, приведенными в таблицах 8, 9, 10.
Выводы
1.С. Угузево является неблагополучным в экологическом отношении, что связано с большой автотранспортной нагрузкой. Почва вблизи трассы загрязнена тяжелыми металлами.
2.Фитотоксичность почв взятых с разных мест с. Угузево заметно различается. Самая грязная и токсичная почва оказалась вблизи трассы Уфа-Янаул. Менее токсичной оказалась местность вблизи озера Дикое, она является более чистой и свежей.
.По приведенным таблицам мы составили ряд ранжирования на всхожесть и энергию прорастания семян. Наши вычисления дали неодинаковые ряды ранжирования, в котором территория вблизи озера Дикое 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.Добровольский Г.В., Гришина Л.А. "Охрана почв" - М.: МГУ, 1985.
2.Ильин В.Б. "Тяжёлые металлы в системе почва-растение" - Новосибирск: Наука, 1991.
.Круглов Ю.В. "Микрофлора почвы и пестициды" - М.: Агропромиздат, 1991.
.Рэуце Н., Кырста С. "Борьба с загрязнением почвы" - М.: Агропромиздат, 1986.
.Соколова Т.А., Дронова Т.Я. "Изменение почв под влиянием кислотных выпадений" - М.: МГУ, 1993.
.Багдасарян А.С. Эффективность использования тест-систем при оценке токсичности природных сред "Экология и промышленность России" 2007.
.Зырина Н.Г. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами - М.: Гидрометеоиздат, 1981.
.Федорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды - М.: Владос, 2000.
.Ганжара Н. Ф." Почвоведение". - М.: Агроконсалт, 2001.
.Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. "Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы". - М.: Наука, 2000.
.Егорова Е.Н. "Биотестирование объектов окружающей среды": Учебное пособие. - Обнинск: ИАТЭ, 2000.
.РЭУЦЕ Н., Кырета С." Борьба с загрязнением почвы". - М.: Агропромиздат, 1986.
.Ревелль П.,Ревелль Ч. - "Среда нашего обитания", кн.2. "Загрязнение воды и воздуха". - Пер. с англ., М.: Мир, 1995.
.Гродзинский Д.М. и др. антропогенная радионуклиидная аномалия и растения / Д.М. Гордзинский, К.Д. Коломнец, И.И. Бубряк. - К: Лыбидь, 1995. - 160с.
.Вронский В.А. Антропогенное загрязнение атмосферы и растений // Биология в школе. - 1992. - №3/4 - С.7-11.
.Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. 1997. № 4. С.431-441.
.Ершов Ю.А. Химия биогенных элементов / Ю.А. Ершов. - М: Высшая школа, 1999. - 560с.
.Иванов В.Б. и др. Воздействие свинца на активность антиоксиндантных ферментов в листьях P/ crispus /В.Б. Иванов, Е.И. Быстрова // Физ. раст. - Т.53. - №1. - 2006. - С.321-325.
.Кабата - Пендиас А., Пендиас Х., Микроэлементы в почвах и растениях. М: Мир., 1989. - 439 с.
.Одум Ю. "Экология" В 2 т. - М.: Мир, 1986. - 326с.
.Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов н/Д: изд-во "Феникс", 2003. - 576с.
.Бурлака В.А., Казарин В.Ф. Восстановление плодородия почв, загрязненных высокоминерализованными пластовыми водами // Экология и промышленность России. 2005. Февраль. - С.21 - 25.
.Девятова Т.А. Биодиагностика техногенного загрязнения почв // Экология и промышленность России. 2006. Январь. - С.36 - 37.
.Киреева Н.А., Новоселова Е. И, Ямалетдинова Г.Ф. Диагностические критерии самоочищения почвы от нефти // Экология и промышленность России. 2001. Декабрь.
.Киреева Н.А., Тарасенко Е.М. Биотестирование как метод оценки загрязнения почв нефтью // Экология и промышленность России. 2004. Февраль. - С.26 - 29.
27.http://uchebnikionline.ru/ekologia/promislova_ekologiya_-_apostolyuk_co/viznachennya_kategoriyi_ekologichnoyi_bezpeki_promislovogo_pidpriyemstva. htm <http://uchebnikionline.ru/ekologia/promislova_ekologiya_-_apostolyuk_co/viznachennya_kategoriyi_ekologichnoyi_bezpeki_promislovogo_pidpriyemstva.htm>
.http://www.rae.ru/fs/? section=content&op=show_article&article_id=7981544 <http://www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&article_id=7981544>
.http://www.rae.ru/use/? section=content&op=show_article&article_id=4561 <http://www.rae.ru/use/?section=content&op=show_article&article_id=4561>