Биодиагностика почвенных микро- и макроэлементов

В результате глобального и регионального антропогенного загрязнения из воздуха и воды, а также при сбросе и захоронении отходов в почву попадают повышенные количества соединений, содержащие катионы ме­таллов, что приводит к увеличению их поступления в организм растений и накоплению в органах и тканях. Повышенное количество микроэлементов и соединений тяжелых металлов вызывает нарушения метаболизма в тка­нях растений и обусловливает соответствующие признаки избыточного содержания. Полевые исследования дикорастущих форм могут выявить избыток того или иного элемента в почве.

Признаки избыточного содержания химических элементов в по­чве [11]

Цинк - обесцвечивание и отмирание ткани листьев, молодые листья желтеют, верхушечные почки отмирают, более старые листья могут опа­дать без увядания, жилки окрашиваются в красный или черный цвет (на ранних стадиях повреждение сходно с недостатком железа). Первые признаки появляются на молодых растениях, при этом поражается все растение.

Медь - хлороз молодых листьев, жилки остаются зелеными.

Марганец - первые признаки появляются на молодых растениях, по­ражение местное. Ткань некротическая, хлороз развивается между жил­ками молодых листьев, превращая их в желтые или беловатые с темно-коричневыми или почти белыми некротическими пятнами, лист искривля­ется и сморщивается (в этом основное отличие от голодания).

Железо - ткань не некротическая: хлороз развивается между жилка­ми молодых листьев, жилки остаются зелеными, позднее весь лист ста­новится желтым или беловатым, что сходно с голоданием.

Кобальт - у некоторых растений вдоль основных зеленых жилок листа появляются прозрачные, наполненные водой участки; между жилками разви­вается также некроз; позднее листья становятся коричневыми и опадают.

Фосфор - первые признаки проявляются на взрослых растениях, по­вреждается все растение. Ткань некротическая, общее пожелтение лис­тьев; желтоватые или коричневые концы и края более старых: появление ярких некротических пятен; опадение листьев, у некоторых растений сход­ное с калийным голоданием, у других - с избытком азота.

Магний - листья слегка темнеют и немного уменьшаются; иногда наблюдается свертывание и сморщивание молодых листьев, на поздних стадиях роста концы их втянуты и отмирают.

Калий - ткань не некротическая: на ранних стадиях слабый рост рас­тений, удлинение междоузлий, светло-зеленая окраска листьев; на поздних стадиях рост замедляется, у листьев появляются пятна, листья вянут и опадают.

Сера - общее огрубление растений, листья маленькие, тускло-зеле­ные, стебли твердые, позднее листья могут скручиваться внутрь и по­крываться наростами, края их становятся коричневыми, затем бледно-желтыми.

Хлор - общее огрубление растений, листья маленькие, тускло-зеле­ные, стебли твердые, у некоторых растений на более старых листьях по­являются пурпурно-коричневые пятна, после чего листья опадают.

Азот аммонийный или нитратный - повреждение местное. Ткань некротическая: хлороз развивается на краях листьев и распространяется между жилками, появляется коричневый некроз, и концы листьев сверты­ваются, затем листья опадают (повреждение у многих растений сходно с голоданием).

Кальций – хлороз развивается между жилками с беловатыми и некротическими пятнами, которые могут быть окрашенными или иметь напол­ненные водой концентрические кольца; у некоторых растений происходит рост листовых розеток, отмирание побегов и опадение листьев (по по­вреждению сходно с недостатком магния и железа).

Бор - хлороз концов и краев листьев, который распространяется внутрь, особенно между жилками, пока весь лист не становится бледно-желтым или беловатым; ожоги краев листьев и некроз с закручиванием краев, опа­дение листьев.

Б программе экомониторинга предусмотрено определение признаков избытка микро- и макроэлементов в почве ключевых участков методом биодиагностики. В табл. 20 экопаспорта обозначается знаком «+» нали­чие у растений признаков, свидетельствующих об избыточном количестве того или иного химического элемента.

7.1.7. Фаунистическая биоиндикация [10]

Одним из наиболее важных показателей антропогенного воздействия на почвы и экосистемы в целом является изменение видового состава и количества почвенных и напочвенных беспозвоночных животных. Их изу­чение проводится на учетных площадках, линейно-радиальных маршру­тах, профилях, где делаются почвенные прикопки и устанавливаются ло­вушки по методу «ловчих стаканов».

Исследования почвенной и напочвенной фауны дает наиболее нагляд­ные результаты при изучении различных форм землепользования: сельс­кохозяйственной деятельности, дорожно-тропиночной сети, воздействия локальных загрязнителей природной среды; при изучении экосистем леса и открытых ландшафтов; отдельных видов рекреационного природополь­зования.

Для определения общего характера антропогенного воздействия на экосистемы на учетной площадке в 1 га необходимо заложить 4-5 прико­пок размером 50x50 см на глубину встречаемости почвенных беспозво­ночных.

При более детальном изучении локальных антропогенных воздействий рекомендуется брать пробы на площадке 0,01 га (10x10 м) в 1/16 м² (25x25 см). При этом число проб с одного участка увеличивают до 9-12. Распо­ложение прикопок на учетной площадке зависит от цели и задач выполня­емой работы. На однородных площадках достаточно заложить 3 (по диа­гонали), а лучше 5 (четыре по углам и одну в центре).

Процесс взятия пробы проходит следующим образом. Сначала отмечают площадь пробы, забивая по углам квадрата колышки, натягивая между ними шнур. Затем от границ отмеренной площадки отгребают в разные стороны опад или подстилку (если пробу берут в лесу) или сухую сыпучую землю поверхностного слоя (на парах). Рядом с пробой с одной или с двух сторон раскладывают клеенку или плотную ткань, на которую потом помещают выбираемую из пробы почву. Сначала с пробной пло­щадки руками снимают опад и растительные остатки, которые тщатель­но перебирают, учитывая и собирая всех найденных животных. После удаления растительных остатков приступают к выкапыванию почвы с площади пробы лопатой. Вынутую на клеенку почву тщательно перебира­ют руками, при этом крупные комья дробят, а сплетения корней - разры­вают. Всех обнаруженных животных собирают в баночки, матерчатые мешочки. Животных собирают из каждой пробы и слоя отдельно и тут же записывают в полевой дневник с той точностью определения, которая воз­можна в полевых условиях. В дневнике дается подробная характеристика участка и места взятия пробы. Весь собранный при раскопке материал фиксируют для последующей камеральной обработки в лабораторных условиях школы.

Для повышения точности размера пробы можно использовать метал­лические пластины заданного размера, которые забивают в почву, а затем выбирают почвенные слои.

Учет численности дождевых червей [10]

Дождевые черви - постоянные обитатели почвы. Количество их силь­но варьирует, достигая в благоприятных условиях до 1000 особей на 1 м². В обычных условиях численность колеблется от нескольких десятков до двух - четырех сотен. Они играют особую роль в почвообразовательном процессе, обогащая почву азотом и биогенными элементами, участвуют в разложении растительного опада. Изучение численности и биомассы дождевых червей позволяет понять ход почвообразовательного процесса на исследуемой территории. Для сбора червей необходимо иметь длинный пинцет, нож, совок и лопату. Со­бранных червей помещают в мешочки, сшитые из плотной ткани, или в стеклянные банки вместе с землей или влажным мхом. В банках в жар­кую погоду черви быстро гибнут, поэтому лучше использовать мешочки. На полевой экологической практике и в ходе исследований сбор червей и учет их численности можно осуществлять методами раскопки и выгон­ки. Раскопка и ручная разборка почвенных проб на месте дают наиболее достоверные данные о порядке численности и соотношении встречаемости отдельных видов червей и экологических групп. Полученные этим мето­дом данные оказываются наиболее сопоставимыми при региональных ис­следованиях. Однако следует отметить трудоемкость этого метода.

Можно использовать для подсчета дождевых червей метод подсче­та выползков после дождя или для выгонки червей залить участок водой (5-6 ведер на 1 м²), но эти методы дают лишь приблизительные результа­ты.

При изучении влияния дорожно-тропиночной сети и других форм ант­ропогенного воздействия на почву подсчитывают численность дождевых червей по уровням удаления от объекта.

Данные заносят в табл. 7.6.

Из каждой пробы червей подсчитывают и взвешивают, а затем ре­зультаты сравнивают между собой. Отмечают в дневнике изменение чис­ленности и биомассы червей.

Подобные исследования проводят в разных экосистемах, различаю­щихся степенью хозяйственного воздействия. Подсчитывают биомассу червей на 1 га каждого биотопа и данные заносят в табл. 7.7. После за­вершения исследования делают выводы. Составляют диаграмму разме­щения дождевых червей в исследуемом районе.

С целью изучения влияния структуры почвы на численность и биомас­су червей можно провести исследования на разных типах почв по выше­указанной методике, а полученные данные занести в табл. 7.8.

Для выяснения влияния кострищ на заселение почвы дождевыми чер­вями исследуют кострища разного возраста, данные заносят в таблицу 7.9 и делают выводы.

Для учета численности беспозвоночных животных, обитающих на по­верхности почвы и в подстилке леса, используют биоценометр, ловушки и ловчие канавки.