В статье представлены результаты исследований по оценке экологического состояния лесных экосистем Аскинского района Республики Башкортостан. В настоящее время антропогенное давление на лесные экосистемы постоянно усиливается. В результате происходит изменение физических и химических характеристик среды, что ведет к нарушению динамического равновесия лесных экосистем. Наиболее чутко реагируют на изменения окружающей среды виды-биоиндикаторы. В своих исследованиях мы использовали сосну обыкновенную Pinus Silvestris L.
К лючевые слова: лесные экосистемы, антропогенное воздействие, поллютанты, виды-биоиндикаторы, почва.
Применение методов биоиндикации по хвойным породам деревьев позволяет определить состояние биоресурсов, определить предельно допустимые нагрузки для экосистем региона, оценить эффективность природоохранных мероприятий. Благодаря способности многолетней хвои накапливать атмосферные поллютанты в течение длительного времени, хвойные породы деревьев являются очень чуткими индикаторами.
Сосна — одна из самых распространенных и встречаемых древесных пород в нашем районе. Она растёт в диком виде. Это дерево очень неприхотливо к почве. Сосну можно встретить на сухих песках, моховых болотах и на голых меловых склонах. Но по отношению к свету сосна очень требовательна. Она совершенно не выносит затенения. Это одно из самых светолюбивых древесных пород [1].
На рост и развитие сосен влияют состав и экологическое состояние почвы. А именно содержание питательных, химических и токсичных веществ. Для этого необходимо взять пробу почвы и определить содержание химических веществ [1].
Для отбора пробы почвы на ПП и подготовки ее для химического анализа мы использовали ГОСТ 17.4.4.02–2017.
Для отбора проб почвы мы взяли с собой лопату, ножи почвенные, пластиковые ведра, весы.
Рис. 1. Карта-схема расположения пробных площадок (ПП)
Пробы на ПП отбирали методом конверта. Суть метода в том, что точечные пробы отбирают с каждого угла площадки на глубине десяти сантиметров. Одну пробу по центру, где пересекаются диагонали с каждой точки (рисунок 2).
Рис. 2. Схема отбора проб почвы методом конверта
Анализ почвы проводили в лаборатории экологического мониторинга физико-химических загрязнений окружающей среды.
Смешав полученные точечные пробы на каждой пробной площадке, мы приступили к сушке почвы. Сушили почву на бумаге, измельчая крупные комки. Убирали посторонние предметы: корни растений, камни и др. Растирая в ступке, просеивали через сито.
Для сокращения количества пробы использовали метод квартования. Для этого рассыпали почву ровным слоем в виде круга и разделили на четыре сектора. Два сектора отбросили и оставшиеся перемешали и повторили действия несколько раз.
На этом подготовка почвы была закончена. Далее приготовили вытяжку. В колбу объемом сто миллиграмм отсыпали пять грамм почвы. Пипеткой капнули две капли азотной кислоты.
Далее приступили к определению содержания химических веществ в почве.
Концентрацию химических веществ определяли в атомно-абсорбционном спектрометре КВАНТ-Z.ЭТА. Открыли баллон с аргоном и установили давление на манометре две атмосферы. Открыли кран подачи воды для охлаждения печки. В компьютере открыли пункт журнал и выбрали анализируемый элемент. Установили лампу для каждого вещества и выбрали длину волны. В графитовую печь микропипеткой дозировали 5 мкл пробы и на компьютере нажали кнопку Start. После окончания процесса на графе концентрация появились данные. В ходе измерений меняли лампы для каждого вещества и графитовую печь. Полученные данные заносили в таблицу и делали выводы.
Выполнив анализ почвы по методике, полученные результаты занесли в таблицу 1.
Таблица 1
Содержание химических веществ в почве лесных экосистем Аскинского района, 2023 г.
|
№ п/п |
Глубина взятия пробы, см |
Концентрация химических веществ, мг/кг |
||||
|
Fe |
Cu |
As |
Pb |
Mn |
||
|
1 |
0–10 |
59,2 |
0,247 |
0,17 |
0,11 |
2,072 |
|
2 |
0–10 |
25,1 |
0,131 |
0,049 |
0,09 |
2,060 |
|
3 |
0–10 |
110,8 |
0,481 |
0,322 |
0,21 |
2,071 |
|
4 |
0–10 |
135,8 |
0,694 |
,538 |
0,49 |
2,064 |
|
5 |
0–10 |
18,17 |
0,064 |
0,001 |
0,009 |
2,07 |
|
ПДК: |
- |
3 |
10 |
6 |
80 |
|
Для железа предельно допустимая концентрация в почве не установлена. Полученные результаты остальных химических элементов в почве сравнивали с ПДК и между площадками.
На ПП № 5, которая находится в трех километрах от села Кигазы и больших автомобильных дорог, концентрация железа в почве 18,7 миллиграмм на килограмм. Концентрация меди не превышает показателей ПДК, наоборот она ниже в сорок шесть раз. Точно так же и показатели других веществ не превышает ПДК и ниже нее. Так, мышьяка меньше в десять тысяч раз, свинца в шестьсот шестьдесят шесть, марганца в тридцать восемь.
На ПП № 1, возле автодороги Аскино-Старобалтачево, концентрация железа выше, чем на ПП № 5 в четыре раза и достигает 59,2 миллиграмм на килограмм. Концентрации остальных веществ не превышают ПДК. Меди меньше в двенадцать, мышьяка в пятьдесят восемь, свинца пятьдесят четыре, марганца в тридцать девять раз.
На ПП № 2, возле автодороги Аскино — Кашкино, концентрация железа выше, чем на ПП № 5 в полтора раза и достигает 25,1 миллиграмм на килограмм. Концентрации остальных веществ не превышают ПДК. Меди меньше в двадцать два, мышьяка в двести четыре, свинца шестьдесят шесть, марганца в тридцать восемь раз.
На ПП № 3, возле автодороги Аскино-Щучье Озеро, концентрация железа выше, чем на ПП № 5 в шест раз и достигает 110,8 миллиграмм на килограмм. Концентрации остальных веществ не превышают ПДК. Меди меньше в шесть, мышьяка в тридцать один, свинца двадцать восемь, марганца в тридцать восемь раз.
На ПП № 4, возле автодороги Аскино-Уфа, концентрация железа выше, чем на ПП № 5 в семь раз и достигает 135,8 миллиграмм на килограмм. Концентрации остальных веществ не превышают ПДК. Меди меньше в четыре, мышьяка в девятнадцать, свинца двенадцать, марганца в тридцать восемь раз.
Как видно из полученных данных и их разбора, концентрация тяжелых металлов ниже предельно допустимых концентраций во много раз, что значит о минимальном воздействии данных веществ на растения и экологической чистоте почвы.
При избытке или нехватке питательных элементов меняется динамика роста растений. Появляются различные повреждения частей растений.
В поисках литературных данных про влияние избыточного количества железа в почве или наоборот его нехватки мы нашли такую информацию. Много работ были посвящены изучению влияния железа на растения, описывали про дефицит или избыток железа в почве, который вызывает хлороз растений.
Так же, зарубежные работы, посвященные изучению влияния железа на растения отмечали факт зависимости заболеваний растений от избытка железа. По одной из теорий, избыток железа в почве переходит в не усваиваемую растениями форму. Поэтому, избыток железа в почве может и вызвать ее дефицит в усвоении. Но факт в том, что избыток или дефицит железа вызывает хлороз у растений [4].
Литература:
- Ашихмина, Т. Я. Экологический мониторинг / Т. Я. Ашихмина. — М.: Академический Проект. 2005. — 416 с.
- Мелехова, О. П. Биологический контроль окружающей среды. Биоиндикация и биотестирование / О. П. Мелехова, Е. И. Сарапульцева. — М.: Издательский центр «Академия», 2008. — 288 с.
- Полякова, А. Биоиндикаторы и методы биоиндикации загрязнения среды / А. Полякова, В. Поляков, Н. Ластовец и др. // Экологический вестник России. — 2002. — № 11. — С. 49–59.
- Саватеева, О. А. Биоиндикация по хвойным породам деревьев / О. А. Саватеева, У. Д. Щербакова // Международный студенческий научный вестник. — 2016. — № 3–4.
