ДЕЙСТВИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОГО РАПСА И ПОРАЖАЕМОСТЬ ЕГО ЛОЖНОЙ МУЧНИСТОЙ РОСОЙ (ПЕРОНОСПОРОЗОМ)
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Исследования проводили с целью оценки влияния уровня нефтяного загрязнения на урожайность и поражаемость ярового рапса (Brassica napus L.) пероноспорозом. Эксперимент выполняли в 2004–2019 гг. в Предкамской зоне Республики Татарстан. Почва опытного участка – преобладающая для зоны серая лесная среднесуглинистая. Незагрязненная почва характеризовалась низким содержанием гумуса и слабокислой реакцией среды, повышенной обеспеченностью подвижными формами фосфора и средней – калия. Почва была преднамеренно загрязнена товарной нефтью 5 мая 2004 г. заливкой с поверхности из расчета 10, 20 и 40 л/м2, что соответствовало низкому, среднему и сильному уровню. Согласно схеме севооборота яровой рапс возделывали в 2007, 2011, 2015 и 2019 гг., то есть через 3, 7, 11 и 15 лет после загрязнения почвы. Действие нефтяного загрязнения на поражаемость ярового рапса ложной мучнистой росой оценивали в 2019 г. Урожайность маслосемян ярового рапса тесно коррелировала с уровнем однократного загрязнения серой лесной почвы товарной нефтью в течение не менее 15 лет. В 2019 г. в контрольном варианте она составляла 126 г/м2, на почве, загрязненной нефтью в дозе 10 л/м2 – 111 г/м2, 20 л/м2 – 84 г/м2 и 40 л/м2 – 59 г/м2. Установлена статистически достоверная зависимость распространения (R2=0,880) и развития (R2=0,861) ложной мучнистой росы (пероноспороза) от уровня нефтяного загрязнения. При минимальном в опыте уровне загрязнения развитие болезни возрастало, по сравнению с контролем (0,97 %), более чем в три раза (3,17 %), при максимальном – в пять раз (4,84 %). Распространение и развитие болезни оказали значительное негативное влияние на урожайность основной и побочной продукции ярового рапса. Коэффициент детерминации зависимости между сбором маслосемян и поражением растений болезнью был выше (R2=0,865…0,876), чем для урожая соломы (R2=0,801…0,819)

Ключевые слова:
серая лесная почва, нефтяное загрязнение, яровой рапс (Brassica napus L.), уровень загрязнения, ложная мучнистая роса (пероноспороз), распространенность и развитие болезни, урожайность
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Возрастающие объемы добычи и широкое использование продуктов переработки делают нефть и нефтепродукты весьма распространенными источниками загрязнения окружающей среды, в том числе почвенного покрова [1, 2]. Суммарная площадь земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, в России сегодня превышает 70 тыс. га [3]. Попадание нефти в почву приводит к необратимым изменениям ее морфологических, физических, физико-химических и микробиологических свойств, кроме того, наблюдается токсическое воздействие на растения [4, 5, 6].

При этом весьма слабоизученными остаются вопросы влияния нефтяного загрязнения на заболеваемость сельскохозяйственных культур, несмотря на то, что болезни растений играют важную роль в формировании и сохранении урожайности [7, 8, 9].

Яровой рапс (Brassica napus L.) – ценная масличная, кормовая и сидеральная культура, продукты переработки которой используют в пищевой, химической, косметологической и энергетических промышленности [10]. Ложная мучнистая роса – вредоносное заболевание, поражающее всходы и взрослые растения ярового рапса. Поражение на ранних этапах роста и развития приводит к быстрому загниванию тканей и гибели растений. В случае более позднего заражения симптомы проявляются в виде локальных желтоватых пятен неправильной формы. При влажной погоде все пораженные части растений покрываются светлым спорообразующим налетом мицелия гриба. Гриб Peronospora parasitica (Pers.) Er. образует одноклеточный, многократно разветвленный мицелий. Патоген сохраняет жизнеспособность в виде толстостенных ооспор в почве и мицелия в семенах до 6 лет. Распространение инфекции на соседние растения осуществляется с каплями дождя [11].

Цель исследования – оценка влияния уровня нефтяного загрязнения на урожайность и поражаемость ярового рапса пероноспорозом.

Условия, материалы и методы. Эксперменты выполняли на опытном поле кафедры агрохимии и почвоведения Казанского государственного аграрного университета, расположенного в Предкамской зоне Республики Татарстан (РТ), площадь которой составляет 21,8 тыс. км2, или 32,2 % от общей площади РТ. Предкамская зона РТ расположена в северной части республики, где почвенный покров около 70 % сельскохозяйственных угодий представлен различными типами и подтипами серых лесных почв. Климат зоны умеренно прохладный и достаточно увлажненный. Сумма температур (выше 10 °С) варьирует в пределах 2020…2150 °С, осадков (за тот же период) – 205…220 мм, гидротермический коэффициент – 1,01…1,09.

Почва экспериментального участка – слабогумусированная серая лесная среднесуглинистая. В исходном незагрязненном состоянии она характеризовалась низким содержанием гумуса (2,9 %, по ГОСТ 26213-91) и слабокислой реакцией среды (рНсол.=5,4, по ГОСТ 26484-85), повышенным содержанием подвижных форм фосфора (123 мг/кг, по ГОСТ 26207-91) и средним – калия (115 мг/кг, по ГОСТ 26207-91). Агрохимический анализ почв проводили на кафедре агрохимии и почвоведения Казанского ГАУ и в ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Татарстан».

Для проведения исследований почву искусственно загрязнили 5 мая 2004 г. товарной нефтью, добытой и подготовленной в НГДУ «Джалильнефть» ОАО «Татнефть», из расчета 10, 20 и 40 л/м2, контроль – незагрязненная почва. Загрязнение осуществляли путем равномерной заливки микроделянок – бездонных ящиков, углубленных в почву на 30 см. Площадь одной микроделянки 0,50 м2 (0,71×0,71), повторность – четырехкратная, ширина защитных полос 1 м. Предыдущие исследования сотрудников кафедры агрохимии и почвоведения Казанского ГАУ [12] показали, что указанные дозы нефти соответствуют слабому, среднему и сильному уровню загрязнения.

Согласно схеме чередования культур в севообороте яровой рапс возделывали в 2007, 2011, 2015 и 2019 гг., то есть через 3, 7, 11 и 15 лет после загрязнения. Влияние нефтяного загрязнения на поражаемость ярового рапса ложной мучнистой росой оценивали в 2019 г.

Посев ярового рапса сорта Юмарт проводили 13 мая 2019 г. с заделкой семян на глубину 2 см. Перед посевом семена обрабатывали протравителем Витарос из расчета 2,5 л/т. Предшественник – ячмень яровой. Норма высева – 3 млн всхожих семян/га, или 14,8 кг/га с учетом массы 1000 семян (4,45 г) и лабораторной всхожести (90 %). Все работы в опыте выполняли вручную.

Наиболее благоприятные для роста и развития ярового рапса метеорологические условия отмечали в 2007 и 2011 гг. Менее подходящим был вегетационный период 2019 г., который характеризовался превышением среднемноголетней температуры в мае и июне, с последующим ее уменьшением до уровня ниже климатической нормы. Одновременно сумма атмосферных осадков во второй половине вегетации превышала среднемноголетние показатели в 1,28 (июль) и 1,52 (август) раза. Особенно много их выпало в первой декаде августа (131 % к норме). В целом по благоприятности метеорологических условий вегетационного периода для роста и развития ярового рапса годы исследования можно расположить в следующий убывающий ряд: 2011>2007>2015>2019 гг.

Статистическую обработку результатов экспериментальных данных проводили методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову [13]. Корреляционно-регрессионный анализ выполняли с использованием программы Statisticaver 5.5 for Windows. Развитие болезней учитывали общепринятыми методами.

Распространенность заболеваний (Р) определяли по уравнению:

 

 

где Р – распространенность болезни, %;

nчисло пораженных растений в пробе, шт.;

Nобщее количество растений в пробе, шт.

Развитие листовых болезней определяли согласно иллюстрированным шкалам (рис. 1) [14].

Анализ и обсуждение результатов исследований. Урожайность ярового рапса, посеянного в почву через 3 года после загрязнения нефтью на уровне 10 л/м2, снизилась, по сравнению с контролем, более чем в 3 раза и составила 49 г/м2. При более сильном загрязнении она снижалась еще больше: при 20 л/м2 – до 34 г/м2, при 40 л/м2 – до 3 г/м2 (рис. 2).

Спустя 7 и 11 лет после попадания нефти продуктивность ярового рапса во всех вариантах возрастала, по сравнению с предыдущей

ротацией севооборота. Так, на слабозагрязненной почве сбор маслосемян в третей ротации севооборота составила 94 % к уровню контроля (незагрязненная почва), в то время как в двух предыдущих ротациях величина этого показателя составляла 32 и 73 % соответственно. При максимальном в опыте загрязнении нефтью (40 л/м2) в первой ротации урожайность маслосемян приближалась к нулю, в последующих она достигала соответственно 25, 41 и 47 % от уровня контроля.

Независимо от давности загрязнения отмечена тесная отрицательная связь между урожайностью ярового рапса и уровнем однократного нефтяного загрязнения. Коэффициенты детерминации (R2) этих величин варьировали в пределах от 0,753 до 0,976.

Ложная мучнистая роса на листьях ярового рапса в четвертой ротации севооборота (2019 г.). проявлялась в виде локальных, желтоватых пятен неправильной формы. На цветоносах наблюдали продольные, бледно-желтые пятна. Часть пораженных болезнью цветков гипертрофировались и остались стерильными. Образовавшиеся семена были покрыты темно-серыми пятнами и оказались щуплыми.

В контроле распространение болезни составляло 18,6 %. При минимальном в опыте уровне загрязнения нефтью (10 л/м2) величина этого показателя возрастала более чем в

1,5 раза, при максимальном – в 2,0 раза. Достоверных различий в распространении болезни между вариантами с минимальным и средним уровнем загрязнения не установлено
(см. табл.).

Аналогичным образом уровень загрязнения серой лесной почвы нефтью влиял на развитие ложной мучнистой росы. Отличие состояло в том, что воздействие нефтяного загрязнения на величину этого показателя проявлялось ещё более рельефно: при минимальном в опыте уровне загрязнения развитие болезни усилилось более чем в 3 раза, при максимальном – в 5 раз. Установлена тесная положительная зависимость распространения (R2=0,8804) и развития (R2=0,8610) болезни от уровня загрязнения серой лесной почвы нефтью 15-летней давности (рис. 3)

Кроме того, отмечена достаточно тесная отрицательная корреляция урожайности с распространённостью болезни с коэффициентом детерминации (R2) для маслосемян 0,8759, для соломы – 0,8192 (рисунок 4). Такую же взаимосвязь наблюдали между урожайностью ярового рапса и развитием пероноспорозы. По основной продукции она характеризовалась коэффициентом детерминации (R2) равным 0,865, по побочной – 0,801.

Выводы. Однократное загрязнение серой лесной почвы нефтью из расчета 10, 20 и 40 л/м2 приводило к снижению урожая маслосемян ярового рапса в течение всех 15 лет наблюдения. В зависимости от давности загрязнения, коэффициенты детерминации (R2) уравнения, характеризующего взаимосвязь между урожайностью ярового рапса и исходным уровнем загрязнения варьировали от 0,753 до 0,976.

Загрязнение почвы нефтью усиливало распространение (R2=0,880) и развитие (R2=0,861) ложной мучнистой росы на растениях ярового рапса. Урожайность маслосемян ярового рапса находилась в тесной отрицательной зависимости от распространения (R2=0,876) и развития болезни (R2=0,865). Аналогичная, но несколько более слабая связь отмечена для сбора побочной продукции (R2=0,801…0,819).

 

Список литературы

1. Добыча нефти в РФ в 2018 году повысилась на 1,6 %. URL: https://www.interfax.ru/business/644895 (дата обращения 12.05.2019).

2. Lim M. W., Lau E. V., Poh Ph. E. A comprehensive guide of remediation technologies for oil contaminated soil - Present works and future directions// Mar. Pollut. Bull. 2016. Vol. 109. No. 1. P. 14-45.

3. Булавинцева А. Д., Мазуркин П. М. Динамика аварий по площади загрязнения на линейной части магистральных нефтепроводов ОАО «АК «Транснефть» // Современные наукоемкие технологии. 2011. № 3. С. 27-29.

4. The effect of petroleum hydrocarbons on seed germination, development and survival of wild and cultivated plants in extreme desert soil / S. Golan, T. Faraj, E. Rahamim, et al. // International Journal of Agriculture and Environmental Research. 2016. Vol. 2. Iss. 6. P. 1743-1767.

5. Леднёв А. В. Изменение свойств почв европейской части Нечерноземной зоны РФ под действием продуктов нефтедобычи и приемы их ремедиации. Ижевск: Цифра, 2018. 229 с.

6. Phytoremediation effect and growth responses of Cynodon spp. and Agropyron desertorum in a petroleum-contaminated soil / Z. Saraeian, M. Haghighi, N. Etemadi et al. // Soil and Sediment Contamination. 2018. Vol. 27. No. 5. P. 393-407.

7. Киреева Н. А., Галимзянова А. М., Мифтахова А. М. Микромицеты почв, загрязненных нефтью, и их фитотоксичность // Микология и фитопатология. 2000. Т. 34. Вып. 1. С. 36-41.

8. Назаров А. В., Иларионов С. А., Азизова Э. А. Формирование растительности на экспериментальных загрязненных площадках // Вестник Пермского университета. 2000. Вып. 2. С. 80-84.

9. Иларионов С. А., Назаров А. В., Калачникова И. Г. Роль микромицетов в фитотоксичности нефтезагрязненных почв // Экология. № 5. 2003. С. 341-346.

10. Селекция рапса и сурепицы во ВНИИМК / С. Л. Горлов, Л. А. Горлова, Э. Б. Бочкарева и др. // Нива Татарстана. 2016. № 1. С. 7-10.

11. Пероноспороз или ложная мучнистая роса рапса (Peronospora parasitica (Pers.) Fr. URL: https:// www.avgust.com/atlas/b/detail.php?ID=6163 (дата обращения 18.09.2020).

12. Гилязов М. Ю., Гайсин И. А. Агроэкологическая характеристика и приемы рекультивации нефтезагрязненных черноземов Республики Татарстан. Казань: Фэн, 2003. 228 с.

13. Доспехов Б. А. Методика опытного дела. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

14. Учет болезней зерновых и крупяных культур, 2014 г. URL: https://agroflora.ru/uchet-boleznej-zernovyx-i-krupyanyx-kultur (дата обращения: 24.01.2021).

Войти или Создать
* Забыли пароль?