Использование методов биотестирования для оценки антропогенного загрязнения почвы

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперимент проводился в мае месяце и включал один опыт.

С помощью метода биотестирования, определяли влияние загрязнений почвы на динамику роста зоны главного корня и боковых корней у проростков огурцов.

В качестве объектов исследования использовали пробы почв, образцы были взяты в г. Тобольске, рядом с проезжей частью. В качестве контроля использовали незагрязненную огородную почву. Тест-объектом выбрали сорт огурца F1 Заначка. Рассмотрим его характеристику:

Сорт F1 Заначка

Скороспелый (38-41 день от всходов до плодоношения) пчелоопыляемый гибрид, предназначен для выращивания в пленочных теплицах, а также во временных пленочных укрытиях. Зеленец цилиндрической формы длиной 10-12 см, массой 110-130 г. Поверхность плода бугорчатая, бугорки средние, расположены часто, окраска шипов белая. В каждой пазухе листа образуется 2-3 завязи. Посев на рассаду в конце апреля – начале мая. Высадку в грунт производят в конце мая – начале июня в фазе двух-трех настоящих листьев под временные пленочные укрытия. Посев в открытый грунт производится в конце мая – начале июня. Использование плодов универсальное, прекрасно подойдут для приготовления свежих летних салатов, маринования и засолки. Гибрид устойчив к настоящей и ложной мучнистым росам, оливковой пятнистости и корневым гнилям. Урожайность 11-11,5 кг/м2 Оптимальная для прорастания семян температура почвы 25-30 °С

В опыте использовались 4 варианта:

Вариант №1 – контроль (огородная почва)

Вариант №2 – почва, взятая у дороги: Мед.колледж

Вариант №3 – почва, взятая у дороги: Роща Журавского

Вариант №4 – почва, взятая у дороги: гора Прямского Взвоза

Для проведения эксперимента использовали следующее оборудование: чашки Петри, фильтровальная бумага, мерные пипетки на 10 мл, маркер по стеклу, весы, разновесы, линейки, дистиллированная вода, 1% раствор перманганата калия, образцы почвы, семена огурца.

Заложение биотеста проводили следующим образом: визуально провели калибровку семян с учетом их размера и выполненности. На 10 минут поместили их в 1%раствор перманганата калия, а затем промыли. В каждую чашку поместили навес субстрата – 5 грамм (4 варианта почвы), равномерно распределив по дну, закрыли субстрат бумажным фильтром и залили 30 мл дистилированной воды на сутки. На следующий день на поверхность фильтровальной бумаги разложили семена по 12 штук в каждую. Чашки поместили в темное место на четверо суток, при  температуре 27-29ºС. Через четыре дня провели измерение длины главного корня и зоны боковых корней у 10 однородных проростков (Приложение 1). Измерения проводили с помощью линейки [12].

Данные внесли в таблицы (Приложение 2).

Для оценки различий использовали критерий Стьюдента.

В любом исследовании после многократных измерений интере­сующего нас параметра получают п различных результатов — X1, Х2, …, Хп. В качестве оценки действительного значения величины этого параметра ХД пользуются средним арифметическим (X) этих результатов:

С увеличением числа повторных измерений достоверность X воз­растает.

Оценка действительного значения параметра при ограничен­ном числе измерений производится в форме двух значений — ми­нимального и максимального. Эти крайние значения, в пределах которых может находиться искомая величина изучаемого парамет­ра, называются доверительными границами.

Действительное значение параметра ХД может отличаться от найденного по ограниченному числу измерений среднего арифме­тического значения X не более чем на величину возможной по­грешности ∆, определяемой по данным проведенных измерений. Это правило выражается следующими формулами:

где ХД — действительное значение измеряемой величины;

Х — среднеарифметическое значение измеряемой величины;

X + ∆ — максимальная доверительная граница, или возможный максимум;

X — ∆— минимальная доверительная граница, или возможный минимум;

∆ = tc σх— возможная максимальная абсолютная погрешность при прогнозе действительного значения измеряемой величины;

tс — критерий надежности – коэффициент Стьюдента

σ— среднее квадратичное отклонение от среднего;

— ошибка средней арифметической при числе из­мерений менее 20.

— среднее квадратичное отклонение результатов измерений от среднего арифметического.

Точность выполняемых измерений обычно характеризуется

величиной σх или в относительных единицах ее отношением к средней арифметической:

Разброс показателей (однородность) измерения характеризу­ется величиной дисперсии и показателем вариации (изменчивос­ти) КВ.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Определение степени экологического загрязнения почвы г.Тобольска с помощью метода биотестирования на проростках огурцов

Для определения степени экологического загрязнения почвы при помощи подобранного биоиндикатора провели биотестирование почвы взятой рядом с проезжей частью, в качестве эталонной использовали огородную почву. В ходе исследования определяли процент всхожести семян, показатели длины главного корня и зоны боковых корней проростков огурца  сорта – F1 Заначка.

Рассмотрим результаты исследования.

Таблица 1

Таблица показывает, что процент всхожести семян контрольного образца составляет  100%, что говорит о хороших посевных качествах. В последующих пробах процент всхожести составляет 56%,46%,36% соответственно, из этого можно сделать вывод, что семена чувствительны на какое либо изменение.

Рис.1  Длина главного корня, см

Из рисунка 1 видно, что длина главного корня проростков огурцов, выращенных на почве взятой у дороги значительно больше длины главного корня проростков огурца, выращенных на огородной почве. Так, длина главного корня в контрольном варианте составила 6,78 см, а во втором, третьем и четвертом варианте показатель был значительно выше и составил 13,81см,  15,32см, 13,24см соответственно.

Рис.2 Длина зоны боковых корней, см

Длина зоны боковых корней в контрольном варианте составила 3,58 см, а в остальных вариантах в  1,5 - 2,5  раза больше: вариант №2 - 6,36см, вариант №3 - 5,53см, вариант №4 -  5,79см

При рассмотрении результатов биотестирования можно установить связь между наличием и концентрацией некоторых веществ в почве и интенсивностью роста проростков семян огурцов.

Заключение

Рассмотрев литературу и проведя эксперимент по данной теме можно сделать следующие выводы:

1.      Метод биотестирования прост, оперативен, доступен. Это  процедура  установления токсичности среды с помощью тест - объектов, которые сигнализируют об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают  изменения жизненно важных функций у тест - объектов.

2.      Биотестирование используется до химического анализа, этот метод позволяет провести экспресс-оценку природной среды. На участках, методами биотестирования были выявлены отклонения, следовательно исследуемая среда характеризуется как токсичная, аналитическим путем необходимо установить причины этого явления.

3.      Тест - объекты демонстрируют минимальную всхожесть в тестируемых пробах почв, взятых рядом с проезжей частью, на основании чего можно сделать вывод о наличии и концентрации некоторых веществ в почве.

4.      Биотестирование не дает ответа на вопрос о характере загрязняющего вещества, вызывавшего такую реакцию тест - объекта. Однако количество загрязняющих веществ, попадающих в окружающую среду, неуклонно возрастает и, не исключено, что какое-либо вещество, или смесь веществ, может привести к возникновению специфических реакций у тест - объектов, особенно на клеточном или тканевом уровнях организации.

Библиографический список

1. Бельдеева Л.Н. Экологический мониторинг: Учебное пособие./АлтГТУ им. И.И.Ползунова.- Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1999.-122с.
2. Биоиндикация  загрязнений наземных экосистем:  Под ред. Р. Шуберта. — М.: Мир, 1988. — 350 с.
3. Биоиндикация и биомониторинг. Сб. ст. АН СССР, Ин-т эволюции, морфологии и экологии животных им. А.Н. Северцова / Отв. ред. Д.А. Криволуцкий. – М.:Наука,1999. – 119с.)
4. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учеб. пособие для студ. высш. учеб. Заведений / О.П. Мелехова, Е.И. Егорова, Т.И. Евсеева; под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Егоровой. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – С. 33-54.
5. Биотест: интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов / Под ред. В.М. Захарова, Д.М. Кларк. – М.:Моск. отд. Международного фонда «Биотест», 1993. – С. 38-49 ).
6. Бондаренко А.Н. Критерии и параметры экологически допустимых антропогенных нагрузок на компоненты агроландшафтов / А.Н. Бондаренко, Е.К. Батовская // Методические рекомендации. – М.: Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», 2008. – 58с.
7. Глазовская М.А. Способность окружающей среды к самоочищению // Природа.-1979.-№3. – С.15-18
8. Егорова Е.И. Биотестирование и биоиндикация окружающей среды: учебное пособие по курсу «Биотестирование»/ Е.И. Егорова, В.И. Белолипецкая. – Обнинск: ИАТЭ, 2000. – С.120-123.
9. Егорова Е.И. Биотестирование объектов окружающей среды: Лабораторный практикум по курсу «Биологический мониторинг» / Е.И. Егорова, Б.И. Сынзыныс.—Обнинск: ИАТЭ, 2000. – С.88-90.
10. Етеревская Л.В. О влиянии на растения загрязнений почвы при бурении и разведке на нефть и газ / Л.В. Етеревская, Л.Д. Яранцева // Растения и промышленная среда. – Киев: Наукова думка, 1976.- С. 73-75
11. Мелехова О.П. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / О.П. Мелехова, Е.И. Сарапульцева.-М.: Издательский центр «Академия»,2010.-288с.
12. Практикум по физиологии растений: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений /И.В. Плотникова, Е.А. Живухина, О.Б. Михалевская и др.; Под ред. В.Б. Иванова. – М.: Издательский центр «Академия», 2001. – 144 с.
13. http: //www.bioassay.narod.ru/biotest/biot.html