Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ ЗАСОЛЕННОЙ ПОЧВЫ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Аскарова Г.Ш. 1 Орынбеков Д.Д. 1 Асанова Г.Ж. 1
1 РГПХВ «Кызылординский государственный университет им. КоркытАта»
В работе приводятся результаты исследований, проведенных на кафедре экологии и химических технологии Кызылординского государственного университета имени Коркыт Ата. Цель исследований восстановления засоленной почвы методом фиторемедиации с использованием растений-галофитов, на примере сахарной свеклы. В ходе исследований был проведен химический анализ почвы до и после выращивания сахарной свеклы. По результатам анализа было выявлено, что сахарная свекла больше поглощает тяжелые металлы, такие как свинец, цинк и медь, т.е. металлы которые были в составе почвы. Была определена поглощающая способность сахарной свеклы на сульфаты, хлориды и бикарбонаты. В целом в результате выполненных исследований выявлено, что сахарную свеклу можно использовать для фиторемедиаций засоленной почвы, а также почвы, загрязненной тяжелыми металлами.
почва
засоление почвы
галофиты
солеустойчивость растений
фиторемедиация
1. Нестеров В.Н., Розенцвет О.А., Богданова Е.С. Особенности состава липидов галофитов в зависимости от стратегии галотолерантности // Материалы Всероссийской научной конференции, Иркутск, 10-13 июнь 2013 г./ Коллектив авторов М.-Берлин: «Директ-Медия, 2015. – С. 174-175.
2. Малиновский В.И. Физиология растений. Учеб. пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004. – 106 с.
3. Ткачева М.С. К вопросу солеустойчивости риса // Научный журнал КубГАУ, №105(01), 2015 г. – 16 с..
4. Высоцкая Е.А. Биологическая продуктивность гибридов сахарной свеклы в условиях техногенного загрязнения черноземов ЦЧР // Агро ХХІ ООО Издательство «Агрорус», №10-12, 2012 г. – 43-44.
5. Мамонтова Ю.Е., Мамонтов А.Н., Муратов Д.Н.и др. Тяжелые металлы в почве, сахарной свекле и картофеле производимых на Северо-Западной части Липецкой области // Альманах современной науки и образования. – 2009. – № 5 (24). – С. 85-87.

В связи с проблемой высыхания Аральского моря и развитием поливного посева в Кызылординской области состояние почвы ухудшается с каждым годом, происходит загрязнение почвы ТМ и масштабное засоление.

В настоящее время перспективным методом восстановления загрязненных территорий считается фиторемедиация, т.е. использование растений для очищения загрязненной, в частности, засоленной почвы.

В ходе применения метода фиторемедиации используются естественные процессы, происходящие в растениях, этот метод не требует использования дополнительного оборудования и трудовых ресурсов, так как основную работу выполняют сами растения. Также для очистки территории с помощью этого метода не нужно раскапывать и вывозить почву, откачивать грунтовые воды, а это экономит энергию. Деревья и мелкие растения также предотвращают эрозию почв, улучшают внешний вид загрязненных участков, снижают уровень шума и повышают качество воздуха.

Метод фиторемедиации связан с тем, что отдельные виды растений, произрастающие на загрязненных территориях, могут накапливать в своих тканях определенное количество солей без видимых признаков угнетения. Известно, что одним из таких растений является растение-галофит – сахарная свекла.

Сахарная свекла приспособлена к условиям произрастания в степной зоне, в том числе, на территории Кызылординской области.

Цель исследования

Целью настоящего исследования является, практическое определение способности сахарной свеклы аккумулировать некоторые виды солей, таких как хлориды и сульфаты, которые накапливаются в местной почве.

Материалы и методы исследования

Засоление почв – это процесс накопления в почве более 0,25 % от ее массы солей, вредных для растений. Этот процесс наиболее распространен в засушливых районах, обычно в понижениях рельефа [1].

Существуют разные типы засоления: хлоридное, сульфатное, сульфатно-хлоридное, карбонатное, причем самым опасным для растений считается хлоридное засоление (NaCl).

Возможность выращивания культуры на засоленных землях определяется концентрацией солей в корнеобитаемом слое почвы.

Принято считать, что, если содержание солей превышает 0,5 % (от веса почвы), вести культуру нецелесообразно: такая почва считается сильнозасоленной. Среднезасоленные почвы, имеющие концентрацию солей 0,2-0,5 %, используются в сельском хозяйстве, но обычно при этом засолении дают пониженный урожай. При содержании солей 0,1-0,2 % вполне возможно произрастание всех полевых культур; такие почвы относятся к незасоленным. Культурные растения имеют различную солевыносливость, и по устойчивости к солям их можно условно разбить на определенные группы.

Растения по отношению их к засоленности почв делят на две основные группы: гликофиты и галофиты. Гликофиты – растения пресных незасоленных местообитаний. Для них уже вредно содержание соли в почве, равное 0,5 % (от веса почвы). Растения, приспособленные к существованию в условиях избыточного засоления, называют галофитами, они могут жить на почвах с концентрацией солей более 0,5 % [2].

Сами галофиты делятся на солеустойчивые, среднеустойчивые и слабоустойчивые.

Солеустойчивость растений – это способность растений противостоять засолению, не снижая интенсивность течения основных физиологических процессов. Изучение солеустойчивости растений имеет большое практическое значение, поскольку океаны, воды которых содержат 3-4 % солей, занимают около 75 % поверхности Земли, более четверти всех почв засолены, а еще одна треть всех почв имеет тенденцию к засолению [3].

Солеустойчивые растения: ячмень, горчица, клевер, капуста, сахарная свекла, шпинат, хлопчатник, облепиха.

Среднеустойчивые: овес, просо, кукуруза, подсолнечник, рожь, люцерна, картофель, лук, морковь, томат, виноград.

Слабоустойчивые: пшеница, сорго, гречиха, лен, редька, фасоль, огурец, яблоня, вишня, персик, лимон.

Сахарная свекла (Beta vulgaris) относится к галофитному виду и среди галофитов к солеустойчивым. Сахарную свеклу выращивали на дачном участке, расположенном на пригородной территории города Кызылорда (рисунок).

Из опытного участка были отведены пробы почвы до и после рассады для анализа на наличие солей. Точечные пробы отбирали на пробной площадке из одного или нескольких слоев или горизонтов методом конверта, по диагонали или любым другим способом с таким расчетом, чтобы каждая проба представляла собой часть почвы, типичной для генетических горизонтов или слоев данного типа почвы.

Результаты исследования и их обсуждение

Изучена способность растительной культуры поглощать из почвы хлориды и сульфаты. Содержание солей в почве до и после выращивания на ней растений определялось на милливольтметре БАТ-15.2МП.

При проведении анализа на соли дополнительно были определены и другие компоненты, такие как кальций, магний, свинец, цинк и медь. По рузультатам лабораторного исследования был определен водородный показатель почвы рН = 8,13, что показывает щелочность среды.

При проведении анализа пробы почвы были использованы нормативные документы на метод испытания ГОСТ 26423-85 и KZ 07.00.01345-2011, что последний использовался для определения массовых долей ТМ.

ask1a.tif ask1b.tif

Вид опытного участка

По итогам первого этапа анализа засоленной почвы наблюдается относительно высокая концентрация и процентные соотношения солей на 1 кг почвы, результаты приведены в табл. 1.

Таблица 1

Содержание солей в почве до выращивания сахарной свеклы

Наименование показателей

Единица измерения

Норма по НД

Результаты исследования

рН

   

8,13

Хлориды

%

 

0,0319

Сульфаты

%

 

0,1388

Кальций

%

 

0,015

Магний

%

 

0,01525

Карбонаты

%

 

0,0

Бикарбонаты

%

 

0,0579

Плотный остаток

%

 

0,268

Свинец

мг/кг

32,0

0,5

Кадмий

мг/кг

-

Не обнаружено

Цинк

мг/кг

23,0

4,0

Медь

мг/кг

3,0

0,061

По итогам второго этапа анализа засоленной почвы наблюдается относительно низкое содержание и процентные соотношения солей на 1 кг почвы, табл. 2.

Таблица 2

Содержание солей в почве после выращивания сахарной свеклы

Наименование показателей

Единица измерения

Норма по НД

Результаты исследования

рН

   

7,72

Хлориды

%

 

0,02

Сульфаты

%

 

0,0022

Кальций

%

 

0,0013

Магний

%

 

0,00305

Карбонаты

%

 

0,0

Бикарбонаты

%

 

0,0001

Плотный остаток

%

 

0,23

Свинец

мг/кг

32,0

0,02

Кадмий

мг/кг

-

Не обнаружено

Цинк

мг/кг

23,0

0,12

Медь

мг/кг

3,0

0,119

По приведенным данным табл. 1 и 2 было заметно снижение водородного показателя от 8,13 до 7,72, т.е. в 1,05 раза, изменение рН происходит от слабощелочного к нейтральному; процентное содержание хлоридов изменятся от 0,0319 % до 0,02 %, т.е. происходит очистка почвы от хлоридов в 1,6 раза; сульфаты от 0,1388 % до 0,0022 %, содержание сульфатов в почве уменьшается в 63,09 раза; бикарбонаты от 0,0579 % до 0,0001 %, т.е. происходит почти полное очищение почвы от бикарбонатов.

Бикарбонаты – это кислые соли угольной кислоты (Н2С03), бикарбонаты натрия и магния обладают меньшей и сульфаты наименьшей токсичностью, к сожалению, по результатам проведенного химического анализа почвы не смогли определить виды бикарбонатов и солей.

Содержание ТМ также уменьшается соответственно: Pb – в 25 раза, Zn – в 33 раза, Cu – в 3,2 раза. По полученным результатам можно сделать следующий вывод: сахарная свекла очищает почву не только от солей, но и от ТМ.

Листья и корнеплоды сахарной свеклы обладают различной поглощающей способностью, при этом поглощающая способность сильно зависит от внесения удобрений и от расположения растений от источников ТМ [4, 5].

В данной работе при выращивании сахарной свеклы удобрение не использовали, и содержание ТМ намного ниже нормы по НД, т.е. ПДК, что указывает на сохранение естественного свойства сахарной свеклы.

Выводы

По классификации почв по Н.И. Базилевичу и Е.И. Панковой почва, подлежащая исследованию, относится к слабозасоленной.

В результате исследования установлено, что в составе почвы имеются хлориды, сульфаты, бикарбонаты, карбонаты и тяжелые металлы, такие как цинк, медь и свинец умеренной дозы, что не создает опасность для растения и окружающей среды.

По результатам химического анализа можно утверждать, что сахарная свекла (Beta vulgaris) намного больше поглощает тяжелые металлы, чем хлориды и сульфаты.

В целом была определена поглощающая способность сахарной свеклы на соли и ТМ. Данное растение можно использовать для фиторемедиации почвы Кызылординского региона с учетом особенностей местной почвы.


Библиографическая ссылка

Аскарова Г.Ш., Орынбеков Д.Д., Асанова Г.Ж. ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ ЗАСОЛЕННОЙ ПОЧВЫ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 6-1. – С. 79-82;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11626 (дата обращения: 22.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074