ИНФОРМАТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ ПОЧВ

Шарафутдинов Р.Н.

Кандидат биологических наук, доцент, Набережночелнинский институт Казанского федерального университета

ИНФОРМАТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АНТРОПОГЕННО НАРУШЕННЫХ ПОЧВ

Аннотация

В данной статье внимание уделяется параметрам свойств антропогенно нарушенных почв в г. Набережные Челны, наиболее информативными из которых  являются показатели биологической активности и содержания нитратов.

Ключевые слова: почва, биологическая активность, нитраты.

Sharafutdinov R.N.

Associate Professor, Branch of Kazan Federal University in Naberezhnye Chelny

INFORMATIVE PARAMETRS OF THE ANTROPOGENIC INFLUENCE

Abstract

In this article attention is paid to parametrs of soils' properties during the antropogenic influence in the city of Naberezhnye Chelny from which biological activity and contents of nitrates are the most informative.

Keywords: soils, biological activit y,  nitrates.

В городской среде в условиях антропогенного влияния почвенный покров подвергается наибольшему воздействию. Меняются многие его характеристики: физико-механические, гидрофизические, физико-химические, а также свойства обусловленные деятельностью живых организмов и их биогенными продуктами.

Зависимость роста растений от субстрата, на котором они произрастают, является составной частью совокупности методов по биоиндикации этой среды. Поэтому задачей нашего исследования было установление влияния свойств почв по отдельным показателям на прорастание семян растений.

Объекты и методика исследований

Объектам для исследования были выбраны почвы с различной степенью антропогенной нагрузки на территории г. Набережные Челны (вдоль городских автомагистралей и автозаправочных станций – АЗС) и для сравнения в прилегающей к городу сельской местности. Образцы почв на каждой пробной площади взяты из верхнего 10 см слоя в пятикратной повторности.

Для проведения биоиндикации почвенных объектов взяли следующие семена тест-растений: 1) из семейство злаковых овес посевной (Avena sativa); 2) из семейства крестоцветных  - кресс-салат (клоповник посевной) (Lepidium sativum) 3) из семейство бобовых - люпин многолетний (Lupinus perennis).

В лаборатории  по стандартным методикам были проведены анализы некоторых из основных свойств почв, характеризующих их экологическое состояние: обменная кислотность (рН_KCl), содержание органического углерода (С_орг.), подвижного минерального азота (нитратов, NO^¯₃), дыхание почвы (биологическая активность, СО₂).

Семена проращивали в контейнерах, в 1 см - слое почвы, увлажненной до полной влагоемкости в количестве кресс-салат – 50 шт. овес - 15 шт. и люпин - 7 шт. В течение всего времени наблюдения (10 дней) почву увлажняли до насыщения влагой. Наблюдали всхожесть через 3,4,5,7 и 10 дней. На 10 –й день провели замеры длины ростков стеблей и суммарной длины всех корней. Для выявления значимых связей показателей проращивания растений и свойств почв использовали пакет статистических программ STATGRAРHICS 2.1 [1].

Результаты и обсуждение

По результатам наших исследований степень антропогенной нагрузки нашли подтверждение только по показателям дыхания почвы (СО₂) и содержанию нитратов NO^¯₃, величины которых заметно ниже на территориях возле автомобильных дорог и автозаправочных станций, по показателям содержания органического углерода и рН заметно варьирования мы не наблюдаем (табл.).

Таблица 1 - Физико-химические свойства почв

При статистической обработке данных между показателями свойств почв и значениями всхожести по дням наблюдений, а также морфометрическими данными по длине стеблей и суммарной длине корней всех растений, были получены более значимые корреляционные связи (R > 0,30) только с дыханием почвы (СО₂) и содержанием нитратов (NO^¯₃) (табл. 2,3). То, что именно эти свойства почв были нами выявлены, было отмечено и другими исследователями. Поскольку образование нитратов является следствием бактериальной активности почвенной микробиоты, то дыхание почвы и содержание нитратов находятся в тесной прямой пропорциональной взаимосвязи [Забелина 2012, 2142-2143].

Между показателями СО₂ и всхожестью семян в определенные дни наблюдений были выявлены следующие связи: стабильная на протяжении всех дней наблюдения у овса (R = 0,55 – 0,56), несущественная у кресс-салата (R = 0,30 и менее), у люпина – значимым оказался лишь третий день (R = 0,58).

Более информативной оказалась между показателем NO^¯₃ и всхожестью  семян: у овса - тесная (R = 0,74 - 0,85) за весь период наблюдений, Для семян кресс-салата эти связи белее значимыми становятся к 10-му дню наблюдений(R = 0,58), у семян люпина - тесная связь на 3-й день (R = 0,77), слабее - на 5-й (R = 0,66).

При оценке связи длины стеблей растений и суммарной длины корней с показателями СО₂ и NO^¯₃ как и со всхожестью, существенные связи обнаружены с дыханием почвы (СО₂) у семян овса: по длине стеблей (R = 0,62) и длине корней (R = 0,50). Более тесными оказались связи с содержанием нитратов: высокая связь по длине стеблей (R = 0,83) и корней (R = 0,79) у  овса, и несколько слабее у кресс-салата (соответственно R = 0,58 и  R = 0,57). Надо отметить также близость значений показателей коэффициента корреляции по длинам стеблей и корней у овса и кресс-салата, из чего можно сделать практический вывод о равнозначности для исследований по измерению длины стеблей и корней у данных растений и об использовании в дальнейшем лишь одного из морфометрических показателей из них, чем можно существенно сократить объем и время проводимых исследований.

Для характеристики степени влияния свойств почв на исследуемые параметры растений выявленные корреляционные связи по значимым показателям СО₂ и NO^¯₃ были реализованы в однофакторных регрессионных математических моделях. Для оценки статистической надёжности результатов регрессионного моделирования выбрали критерий Фишера (F – критерий). Степень влияние почвенных факторов оценивали по коэффициенту детерминации (R², % влияния фактора).

Лучшими в итоге оказались уравнения вида у = а + √b  связи всхожести семян овса от содержания нитратов NO^¯₃ на 3-й день наблюдения (F = 13,1 R² = 72%)  и  вида y = a + bx связи дины стеблей овса (F = 11,4 R² = 70%). У кресс-салата лучшей и единственной моделью регрессии от нитратов оказалось уравнение вида вида y = a +b/x для 10 дня всхожести  (F = 5,0, R² = 50%).

Уравнения зависимости от показателя СО₂ оказались хуже, чем от NO^¯₃ и менее информативными и значимыми лишь для прорастания семян  овса за все дни наблюдения (F  - от 3,5 до 4,0)  и по длинам стеблей и корней овса (F  - от 3,3 до 4,8). Однако любопытным оказалась математическая форма регрессионной зависимости  - и по всхожести и морфометрическим показателям у овса – лучшими оказались уравнения параболы у = a+bx + cx².

Выводы:

1) наиболее информативными оказались свойства почв, отразившие степень антропогенной нагрузки – это биологическая активность (СО₂) и содержание нитратов (NO^¯₃)- вдоль  городских автомагистралей и возле АЗС эти показатели снижены;

2) значения СО₂ и (NO^¯₃)оказались информативными также и  в отношении растительных тест-объектов  – лучшими из которых оказались овес и кресс-салат (R > 0,5),  прорастание и рост которых связаны с увеличением значений данных почвенных показателей.

Литература

1. Дюк В.А. Обработка данных на ПК в примерах / В.А. Дюк. – СПб: Питер,1997. – 240 с.
2. Забелина О.Н. Экологическое состояние парково-рекреационных урбаноземов города Владимира / О.Н. Забелина, Т.А. Трифонова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 14, №1(8). – Самара.2012. – с. 2140 – 2143.

References

1. Duke V.A.Obrabotka dannyh na PK v primerah / V.A. Duke. – SPb: Piter, 1997. – S. 37-44.
2. Zabelina O.N. Ecologicheskoye sostoyaniye parkovo-rekreacionnyh urbanozyemov goroda Vladimira / O.N. Zabelina, T.A. Trifinova // Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra Rossiyskoyi akademii nauk, tom 14, № 1(8). – Samara. 2012. – S. 2140 – 2143.