Выявление эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением на основе осадков сточных вод

Курицин, Иван Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Выявление эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением на основе осадков сточных вод
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Выявление эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением на основе осадков сточных вод"

На правах рукописи -ЛЛ-

КУРИЦИН ИВАН НИКОЛАЕВИЧ

ВЫЯВЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СХЕМ ОБРАБОТКИ ПОЧВ НЕТРАДИЦИОННЫМ УДОБРЕНИЕМ НА ОСНОВЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

03.00.16 — экология

1 о [-:оп 2009

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

КАЗАНЬ

-2009

003483195

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии факультета географии и экологии

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина».

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Селивановская Светлана Юрьевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Алимова Фарида Кашифовна

кандидат биологических наук, Петров Андрей Михайлович

Ведущая организация:

Башкирский государственный университет

Защита диссертации состоится «10» декабря 2009 г. в 14.30 часов на заседании Диссертационного Совета ДМ 212.081.19 при ФГОУ ВПО «Казанский государственный университет им. В.И. Ульяиова-Ленина» по адресу: 420008, Республика Татарстан, г.Казань, ул. Кремлевская, д. 18, ауд 211 (восточное крыло главного здания).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им Н.И. Лобачевского Казанского государственного университет а по адресу: г.Казапь, ул.Кремлевская, д.35.

Автореферат разослан « » /^ЯЯ-гТу^ 2009 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат биологических наук, доцент

Р.М.Зелеев

Актуальность работы. Любое антропогенное воздействие на экологические системы приводит к их изменению, уровень и направление которого зависит от интенсивности воздействия. К числу таких антропогенных воздействий относится применение нетрадиционных почвенных удобрений, в качестве которых используют осадки сточных вод (ОСВ) и продукты, приготовленные на их основе. ОСВ содержат большое количество органогенных элементов, что позволяет применять их в качестве нетрадиционного удобрения при выращивании сельскохозяйственных культур, рекультивации горных выработок, в зеленом хозяйстве городов, в лесном хозяйстве и ремедиации почв (McGrath et al., 1995; Романов, 1997; Giller et al., 1998; Ros et al., 2006; Calbrix et al., 2007; Fernandez et al., 2009). Однако в составе ОСВ присутствуют и токсичные неорганические и органическое соединения, что существенно ограничивает их использование (Евилевич, Евилевич, 1988; Hue, 1995; Касатиков с соавт., 1992, 1997, 1999; Page, 1996; Латыпова с соавт., 2002). Снизить содержание токсикантов возможно за счет предварительной обработки ОСВ методом компостирования. Особое внимание должно быть уделено способам утилизации ОСВ станций очистки крупных городов, так как именно эти ОСВ содержат большое количество токсикантов. В этом случае предпочтение следует отдавать такому способу утилизации ОСВ, который бы не повлек за собой поступление токсикантов в органы растений, используемые в пищу. Однако растения - не единственные компоненты экосистем, испытывающие воздействие токсичных компонентов ОСВ. В первую очередь влиянию подвержены почвенные микроорганизмы. В то же время именно микроорганизмы ответственны за биологическую трансформацию веществ в почве, которая делает питательные вещества доступными для растений, и за устойчивое функционирование почв в целом. Почвенное микробное сообщество играет ключевую роль и в восстановлении нарушенных почв, поэтому информация об особенностях функционирования почвенного микробного сообщества способствует более точному управлению почвенными процессами, целью которого является улучшение качества почв.

Традиционно улучшение качества почв оценивают на основе химических характеристик, определяемых аналитическими методами (Садовникова, Касатиков, 1995; Wong, 2002; Минеев с соавт., 2003). Однако с точки зрения выполнения почвой функций среды обитания, более адекватными и релевантными являются характеристики, устанавливаемые биологическими методами. В настоящее время состояние микробного сообщества оценивается на основании ряда показателей, набор которых определяется каждым автором индивидуально (Brookes, 1995; Ананьева с соавт., 2002, Perez-de Mora et al., 2006; Bastida et al., 2008). Однако такой подход, более грамотный с точки зрения экологии, менее однозначен в силу вариабельности биологических параметров. Более того, при принятии практических решений, например, выборе эффективной схемы обработки почвы, возникает проблема

Сору ко водитель работы в области математического моделирования - д.б.н., к.ф.-М-Н_, проф. А. А.Савельев

интерпретации результатов. Возможным решением этой проблемы является использование математических методов, которые в почвенной микробиологии пока не нашли широкого применения (Vepsalainen et al., 2001; Водопьянов с соавт., 2004; Путинская, 2005; Macdonald et al., 2007).

Цель настоящей работы - анализ эффектов от использования компоста из осадков сточных вод в качестве нетрадиционного удобрения для восстановления нарушенных почв на микробные сообщества серой лесной почвы и сеянцы сосны обыкновенной и разработка алгоритма выявления устойчиво эффективных схем обработки почв компостом.

Задачи исследования.

1. Определить в ОСВ станции очистки г. Казани и компостах на их основе содержание металлов и органического вещества и оценить пригодность компостов для использования в качестве нетрадиционного удобрения.

2. В условиях многолетнего полевого эксперимента в лесном питомнике проанализировать влияние внесения компостов из ОСВ на некоторые характеристики серой лесной почвы.

3. Оценить воздействие компостов из ОСВ, применяемых в качестве почвоулучшителя по различным схемам (разные дозы и периодичность), на число и биометрические показатели сеянцев сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.).

4. Изучить эффекты обработки серой лесной почвы лесного питомника компостами из осадка сточных вод на общую микробную биомассу, респираторную и потенциальную азотфиксирующую активности микробного сообщества.

5. Исследовать влияние компостов на дегидрогеназную и уреазную активности серой лесной почвы.

6. Разработать алгоритм для выявления устойчиво эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением и реализовать его в виде программы.

Научная новизна. В условиях многолетнего мелкоделяночного эксперимента изучена динамика ответной реакции микробного сообщества серой лесной почвы на внесение компостов из ОСВ крупного промышленного города и впервые показано, что эффект от их внесения выражается в асинхронной флуктуации биологических показателей почв, что свидетельствует о невозможности определения эффективности применения нетрадиционного удобрения на основе анализа однократно отобранной пробы и по одному из показателей. Впервые предложен алгоритм и создана программа для выявления устойчиво эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением по комплексу показателей с учетом их временной динамики. Программа позволяет статистически достоверно оценивать полученные результаты на основе построения нелинейных моделей поведения каждого из показателей во времени для контрольной схемы, расчета вероятностных характеристик соотношения значений показателей опытной и контрольной схемы и последующего анализа данных методом

кластерного анализа. Полученные результаты вносят вклад в развитие представлений о функционировании сообществ почвенных микроорганизмов в условиях одновременного воздействия благоприятных (внесение дополнительного питательного субстрата) и неблагоприятных (металлы) антропогенных факторов.

Практическая значимость работы. Полученные в диссертационной работе результаты являются основой способа восстановления качества обедненных почв за счет применения нетрадиционных удобрений. Предложенный способ, включающий компостирование ОСВ и применение компостов в качестве улучшителя обедненных почв лесных питомников использован в ГБУ «Пригородный учебно-опытный лесхоз» Республики Татарстан. По результатам проведенных исследований разработана компьютерная программа для выявления устойчиво эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением. Предлагаемая программа опробована для выявления оптимальной схемы обработки почв компостами из ОСВ станции очистки г.Казани.

Результаты исследований используются при проведении практических работ по курсам «Агроэкологический мониторинг» и «Управление в обращении с отходами» на кафедре прикладной экологии Казанского государственного университета (КГУ) и на кафедре лесных культур и защиты леса Казанского государственного аграрного университета (КазГАУ).

Полученные результаты могут быть использованы при. разработке мер по минимизации негативного влияния ОСВ на окружающую среду и совершенствованию отдельных аспектов экологического нормирования хозяйственной деятельности человека

Положения, выносимые на защиту:

- эффект от внесения компостов из ОСВ на микробную биомассу, респираторную и потенциальную азотфиксирующую активности микробного сообщества серой лесной почвы выражается в увеличении амплитуды и асинхронизации флуктуации анализируемых параметров;

- предложенный алгоритм, включающий получение экспериментальных данных об изменении показателей состояния микробного сообщества, построение нелинейных моделей поведения каждого из показателей во времени для контрольной схемы, расчет вероятностных характеристик соотношения значений показателей в опытных и контрольной схемах и последующий анализ данных методом кластерного анализа, позволяет выявлять устойчиво эффективные схемы обработки почв нетрадиционным удобрением.

Личный вклад автора в работу состоит в выполнении экспериментальной части диссертации, обсуждении результатов и формулировании выводов на их основе. Соавторами публикаций являются научный руководитель - д.б.н., проф. Селивановская С.Ю., д.х.н., проф., заведующая кафедрой прикладной экологии Латыпова В.З., руководитель института прикладной микробиологии Гиссенского Университета (ФРГ) проф. С. Шнель, участвовавшие в обсуждении результатов. В создании программы для

математической обработки результатов принимал участие к.ф-х.н., д.б.н., проф. A.A. Савельев. При проведении мелкоделяночных опытов в лесном питомнике консультации

оказывал д.с.-х.н., проф.[ Н.М. Ведерников.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на XI, XII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов - 2004», «Ломоносов - 2005» (Москва, 2004, 2005); Международной студенческой научно-практической конференции «Устойчивое развитие: экологические, экономические, социальные и правовые аспекты» (Екатеринбург, 2005); XLIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Пермь, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения» (Ижевск, 2005); XII, XIII, XVII Международной молодёжной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань, 2005, 2007, 2009); VI, VII Республиканской конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2004, 2007); Всероссийской конференции «Лес, лесной сектор и экология республики Татарстан» (Казань, 2006); Международной научной конференции «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации», (Ростов-на-Дону, 2006); I Экологическом форуме Прикамья (Набережные Челны, 2007); ШМеждународной конференции «Микробное разнообразие: состояние,, стратегия сохранения, биотехнологический потенциал», (Пермь, 2008); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на путик инновациям» (Москва, 2008); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований» (Казань, 2009); XIV Международной конференции «Ферменты микроорганизмов в биотехнологии и медицине» (Казань, 2009).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 5 статьях и 16 тезисах докладов.

Структура и объём диссертации. Работа изложена на 143 страницах, содержит 10 таблиц и 43 рисунка, состоит из введения, обзора литературы, описания материачов и методов исследования, результатов и обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 254 источников, из которых 171 на иностранном языке, и приложения.

Благодарности. Автор выражает огромную признательность научному руководителю - д.б.н., проф. С.Ю. Селивановской за поддержку и внимательное отношение к работе; д.х.н., проф., зав. каф. прикладной экологии факультета географии и экологии КГУ В.З. Латыповой и сотрудникам кафедры за помощь и теплую рабочую атмосферу; д.б.н., к.ф.-м.н., проф. каф. моделирования экосистем факультета географии и экологии КГУ A.A. Савельеву и к.х.н. ст.н.с. Д.А. Семанову за помощь в проведений статистической обработки результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Обзор литературы

В обзоре литературы приведены основные характеристики ОСВ и современные способы их обработки. Представлены данные об использовании ОСВ в качестве удобрения.

Большая часть обзора литературы посвящена рассмотрению публикаций, о влиянии ОСВ и продуктов их переработки на микробные сообщества почв. Проведен анализ распространенности методов оценки состояния микробных сообществ -микробной биомассы, респираторной, азотфиксирующей и ферментативной активностей почв. Выявлено, что применение ОСВ оказывает как положительное, так и негативное воздействие на микробные сообщества, обусловленное составом ОСВ, почвенными характеристиками и способами обработки почвы.

Отдельный раздел посвящен анализу публикаций, рассматривающих методы математического анализа результатов полевых опытов, который свидетельствует о растущей потребности в данных методах исследований. Однако эти публикации единичны, более того, в литературе не представлены подходы, позволяющие интерпретировать совокупность результатов, полученных различными биологическими методами в динамике долговременных полевых экспериментов.

Глава 2. Объекты и методы исследования

Объекты исследования, схема мелкоделяночного эксперимента. Объектами исследования служили почвы, микробные сообщества серой лесной почвы, сеянцы сосны обыкновенной Pinus sylvestris L., выращиваемые в ГБУ «Пригородный учебно-опытный лесхоз».

Для обработки почвы использовали компосты из ОСВ, образующихся на станции очистки сточных вод г. Казани. Компосты готовили в полевых условиях из ОСВ, опилок и торфа в соотношении 1:1:1 (по массе). Первое внесение компоста осуществляли в дозах 30, 60 и 90 т га"1 весной 1999 года Второе внесение компоста из ОСВ осуществляли весной 2001 года. На половину участков, обработанных в 1999 году, компост вносили повторно в дозах 25, 50 и 75 т га"1 (варианты 25, 50, 75). На вторую половину участков в данную ротацию компост не вносили (варианты 30, 60, 90). Для того, чтобы оценить эффект более высоких доз компоста на новые, необработанные ранее участки, компост вносили в дозах 100, 150, 175 т га"1 (варианты 100, 150, 175). В 2003 году участки были вспаханы и оставались под паром. Третью обработку почвы компостом проводили весной 2004 г. На участки вариантов 30, 60, 90 вносили компост в дозах 30, 45 и 60 т га"1 соответственно. Аналогичное внесение осуществляли на участки вариантов 25, 50 и 75 (30, 45 и 60 т га"1 соответственно). На участки вариантов 100, 150 и 175 компосты не вносили. Все опытные участки были заложены в четырех повторностях и расположены рэндомизированно.

Весной 1999, 2001, 2004 годов участки были засеяны семенами сосны обыкновенной Pinns sylvestris L. Семена сосны обыкновенной (2 класс, всхожесть 9495%) высевали сеялкой СКП-6 по 5-строчной схеме. Норма высева - 1,2 г на 1 м строчки. Сеянцы сосны выращивали в течение 2 лет (ротация сеянцев сосны - 2 года), затем сеянцы выкапывали и пересаживали в природные лесные массивы.

Аналитические методы. Характеристики ОСВ, компостов и почв устанавливали в соответствии с методами, указанными в ГОСТ. Влажность определяли как потерю веса после высушивания образца при 105°С в течение 24 ч (ГОСТ 25713-85, 1985). Содержание органического углерода. (С0рГ) определяли мокрым окислением 0,167 М К2Сг207 с последующим титрованием 0,IM (NH4)2Fe(S04)2 -6Н20 (ГОСТ 26213-91, 1992). Значения pH определяли потенциометрическим методом в водном (1:1) и солевом 1,0 М KCl (1:25) экстрактах (ГОСТ 26483-85, 1985). Содержание азота (No6r„) определяли по методу Къельдаля (ГОСТ 26715-85, 1985). Валовое содержание металлов в ОСВ, компостах и почвах определяли после мокрого окисления образца конц. HN03 и 3% Н202. Оценку содержания металлов проводили методом атомной абсорбционной спектрометрии на приборе AAnalyst-300 (Perkin-Elmer, Nalwalk, USA; Методические 1989).

Определение характеристик сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Учет сеянцев, сохранившихся к осени, и выход стандартных растений проводили в трех средних строчках в конце первого и второго вегетационных сезонов каждой ротации посевов сосны. В конце вегетационного сезона отбирали сеянцы сосны (по 100 штук каждого варианта), очищали от остатков почвы, высушивали, отделяли по корневой шейке надземную часть от корневой и измеряли высоту и биомассу надземной части.

Методы оценки состояния почвенного микробного сообщества. С каждого участка отбирали по пять почвенных образцов с глубины 0 — 10 см методом конверта. Образцы освобождали от корневых остатков, просеивали через сито с диаметром ячеек 2 мм и до начала анализа хранили в бумажных, пакетах при 4°С.

Определение суммарной микробной биомассы (Смикр) проводили экстракционно-фумигационным методом (ISO 14240-2, 1997). Базальную респираторную активность (Vbasai) почвенного микробного сообщества определяли по количеству выделяемого С02 титрованием после его поглощения щелочью (Bioassays..., 1995). Метаболический коэффициент (qC02) рассчитывали как отношение дыхания необогащенной почвы к уровню микробной биомассы (Anderson, Domsch, 1993). Потенциальную активность азотфиксации почвенного микробного сообщества определяли ацетиленовым методом (Методы..., 1991; Гарусов с соавт., 1998). Дегидрогеназную активность почвы определяли методом Ленарда, основанным на колориметрическом измерении формазана (ТТФ), образующегося в результате восстановления 2,3,5-трифенилтетразолий хлорида (ТТХ) (Хазиев, 2005). Уреазную активность определяли методом Галстяна, основанным на колориметрическом определении аммиака реактивом Несслера (Хазиев, 2005).

Статистические методы анализа. Измерение всех параметров проводили не менее чем в трехкратной повторности. Достоверность различий полученных результатов оценивали с использованием коэффициента Стьюдента (Р>0,95). Для имитации результатов экспериментов был применен метод рандомизации (Efron, Tibshirani, 1993, Davison, 1997). Для описания изменений показателей во времени были использованы нелинейные обобщенные аддитивные модели (generalized additive models, GAM) (Hastie, 1990). Для объединения массивов данных в группы применяли кластерный анализ (Айвазян с соавт., 1989). Кластеризацию данных осуществляли методом Варда (Дюран, Оделл, 1977). Для написания программы использовали программный пакет R (R: А language ..., 2000).

Глава 3. Результаты и обсуждение

Характеристика ОСВ станции очистки г. Казани и компостов на их основе Исходные ОСВ и полученные на их основе компосты, применяемые для восстановления качества почв, были охарактеризованы по содержанию органического вещества и металлов (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика осадков сточных вод и компостов компостовна их основе

Показатель ОСВ для компоста второго внесения Компост (второе внесение) ГОСТ Р. ¡7.4.3.072001 Directive 86/278/СЕЕ

Copr> % 41±9 35±6 не менее 20 не менее 30

N06ia. % 2,6±0,5 1,7±0,3 не менее 0,6 не менее 0,6

рНвд 6,8±0,2 6,1±0,1 5,5-8,5 5,5-8,5

Влажность, % 80±4 54±4 не более 80 не более 85

Cr, мг кг'1 89±19 67±12 1000 _

Cd, мг кг"1 23±5 12±2 30 20-40

Ni, мг кг'1 250±53 77±14 400 300-400

Си, мгкг"1 1311±275 312±45 1500 1000-1750

РЬ, мгкг"1 254±15 166±37 500 750-1200

As, мг кг'1 0,41±0,08 0,1 ±0,02 20 -

Zn, мг кг"' 2105±442 646±74 3500 2500-4000

Hg, мг кг"' 0,81±0,17 0,2±0,03 15 3

Установлено, что содержание органического вещества (по Сорг) в компостах изменяется в интервале от 27 до 37 % , что соответствует требованиям, предъявляемым ГОСТ 17.4.3.07-2001 (2001). Аналогичные данные о содержании Сорг в компостах, приготовленных из ОСВ, представлены в зарубежной литературе (Ros et al., 2006; Larcheveque et al., 2008; Bastida et al., 2008).

Установлено, что в приготовленных компостах присутствуют металлы. В наибольшем количестве представлены медь и цинк - 158-312 и 520-646 мг кг"1 соответственно. Наименьшим содержанием характеризовались мышьяк и ртуть - 01-0,2

мг кг"1. Сравнение содержания металлов в исходных ОСВ и компостах, приготовленных на их основе, показывает, что в компостах их содержание снижается в 1,5-4,2 раза (табл. 1). Такой результат является преимуществом данного метода обработки. Аналогичный эффект отмечен в ряде работ (Ros et al., 2006; Busby et al., 2007; Bastida et al., 2008; Ramirez et al., 2008). Полученные компосты по содержанию металлов соответствуют требованиям ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 (2001) и мотуг быть использованы в качестве нетрадиционного удобрения. Содержание металлов в полученных нами компостах также соответствует требованиям Директивы стран ЕС 86/278/СЕЕ (1986).

Влияние компостов из ОСВ на качество серой лесной почвы

Содержание Сорг в исходной почве лесного питомника находилось в пределах 0,42 - 0,71%. Почва характеризовалась слабощелочным значением рН (рНШо 7,6-7,7, рНКС| 7,1 - 7,2). При анализе гранулометрического состава выявлено содержание физической глины в количестве 16%. Соотношение песка, пыли и ила составило 29, 68 и 3%. Совокупность полученных результатов позволила отнести почву к песчано-пылеватой супеси. Анализ содержания металлов в почве лесного питомника показал, что их значения не превышают установленных нормативов (ГН 2.1.7.2041-06).

Первое внесение компоста не привело к достоверному увеличению содержания металлов в почве. При втором внесении компоста обнаружено увеличение в образцах ряда вариантов содержания Cd, Cr, Си и РЬ относительно почв необработанных участков в 1,8-2,7, 1,1-2,4, 1,7-2,5 и 1,1-2,5 раз соответственно. Анализ содержания металлов в почве после третьего внесения компоста из ОСВ показал, что увеличение их содержания по сравнению с контрольным вариантом обнаружено в некоторых вариантах в случае кадмия (1,2-2,0 раз), хрома (1,1-2,0 раз), меди (1,1-1,4 раз), цинка (1,1-1,4 раз) (табл. 2). В целом необходимо отметить, что содержание ни одного из анализируемых металлов не достигло уровня ПДК, а также значений, установленных в странах ЕС в качестве предельных для почв, обработанных ОСВ (McGrath et al., 1995). Полученные результаты в основном согласуются с данными, представленными в литературе. Так, ряд авторов свидетельствуют о том, что внесение осадков не приводит к накоплению металлов выше ПДК (Минеев 1990; Касатиков с соавт., 1997; Smith, 2008; Delibacak et al., 2009). В то же время в литературе представлены данные как об увеличении содержания металлов в почве выше ПДК (Касатиков с соавт., 1992; Кутукова, Плеханова, 2002; Минеев с соавт., 2003), так и об отсутствии увеличения вовсе (Мерзлая с соавт., 1995; Comu et al., 2001).

В почвах, обработанных компостом, было также определено содержание органического вещества. К концу второго вегетационного сезона после первого внесения компоста уровень Сорг во всех вариантах опыта снизился практически до уровня контрольного варианта. Во вторую ротацию посевов сосны для тех участков, на которые производилось внесение компоста (варианты 25, 50, 75, 100, 150 и 175), обнаружено увеличение содержания Сорг в почве, прямо пропорциональное дозе

внесения. В образцах почв, отобранных на участках с внесением компоста в 1999 году (варианты 30, 60 и 90), содержание Сорг находилось на уровне контрольного варианта. При оценке содержания Сорг после третьего внесения компоста установлено, что на участках вариантов 25, 50, 75, 30, 60 и 90 его уровень оказался выше по сравнению с контрольным вариантом, на который компост не вносили (табл. 2). В то же время на участках, где компост не вносили (вариант 100, 150 и 175), содержание органического вещества оказалось незначительно выше контрольного варианта. В целом полученные результаты согласуются с данными, представленными в литературе о том, что внесение ОСВ способствует увеличению содержания органического вещества почв (Касатиков с соавт., 1999; Кутукова, Плеханова 2002; Минеев с соавт., 2003; Яоэ й а1., 2006; Еп\уа11 й а1., 2007).

Таблица 2

Содержание органического вещества (Сорг, %) и металлов (мг кг"1) в почвах

при третьем внесении компоста

Вариант Сорг* Металлы

Cd Сг Си Ni РЬ Zn

Контр 0,9±0,1 0,20±0,01 22,1±3,2 7,5±1,9 18,1±3,9 12,3±1,8 34,6±5Д

30 1,Ы=0,1 0,40±0,06 43,4±10,1 12,2±3,3 20,4±6,3 14,2±2,9 42,3±11,3

60 1,1±0,1 0,40±0,02 38,2±9,2 11,0±2,8 21,5±5,6 15,4±2,3 43,5±9,2

90 1,4±0,1 0,24±0,05 24,4±5,6 7,4±1,4 19,0±2,9 11,8±1,9 48,5±10,1

25 1,2±0Д 0,22±0,02 25,8±6,2 7,6±1,7 18,3±5,1 12,9±2,5 35,4+8,5

50 1,3±0,1 0,30±0,06 33,7±6,9 9,5±2,2 17,5±4,7 14,4±3,3 41,9±10,7

75 1,5±0,2 0,40±0,07 32,2±4,2 10,7±3,8 18,9±3,9 14,4±3,1 40,5±11,2

100 1,0±0,1 0,31±0,03 30,1±8,1 8,8±1,7 15,4±3,5 12,3±2,5 31,6±7,8

150 1,1±0,1 0,36±0,06 29,5±7,3 9,3±2,1 17,0±4,7 12,7±2,1 31,9±4,2

175 1,0±0,3 0,35±0,07 21,4±5,1 7,5±2,4 18,9±6,8 11,9±1,4 35,4±5,6

Влияние компоста из осадка сточных вод на сеянцы сосны обыкновенной Pinns sylvestris L.

Внесение компостов во все три ротации посевов сосны приводило к увеличению числа сеянцев на 1 погонный метр строчки по сравнению с контрольным вариантом (рис. 1). Минимальное количество сеянцев, как в контрольном, так и в опытных вариантах, вьивлено во вторую ротацию посевов сосны. Это связано с холодной и сухой погодой во время посева, обусловившей низкую всхожесть и высокий отпад растений.

Внесение компоста в первую ротацию посевов не повлияло на высоту и биомассу надземной части растений. Однако при определении морфометрических показателей

90 35 50 75 варианты внесения

Рис 1. Влияние компоста из ОСВ на количество (А), высоту (Б) и биомассу (В) сеянцев сосны во вторую ротацию посевов

сеянцев сосны второй ротации было выявлено, что сеянцы вариантов 25, 50, 75, 100, 150 и 175 оказались выше по сравнению сеянцами контрольного варианта: максимальное превышение в первый вегетационный сезон демонстрировали сеянцы варианта 75 (2,2 раз), а во второй вегетационный сезон - варианта 175 (2,3 раз). Биомасса сеянцев опытных вариантов была выше таковой в контрольном варианте в среднем в 1,6 раза (рис. 1). Стимулирующий эффект в отношении высоты и биомассы растений выявлен и для сеянцев третьей ротации посевов сосны вариантов 25, 50, 75, 30, 60 и 90. В случае вариантов 100, 150 и 175 обнаруженный положительный эффект не был достоверным. Совокупный анализ результатов определения числа и биометрических характеристик сеянцев, полученных в трех ротациях, показывает, что наибольший положительный эффект внесение компоста оказало во вторую ротацию посевов сосны. Вероятно, это может быть связано с тем, что благотворный эффект от внесения компоста в большей мере проявляется на фоне неблагоприятных климатических

условий.

Влияние компоста из ОСВ на микробное сообщество серой лесной почвы Первая ротация посевов сосны. В пробах необработанной почвы, отобранных в течение первой ротации посевов сосны, обнаружен достаточно низкий суммарный запас микробной биомассы (Смикр) - 0,2-1,1 мг Смикр г'1. Внесение компоста вызывало увеличение уровня биомассы до 1,7, 2,1 и 6,3 мг Смикр г"1 для вариантов 25, 50 и 75 соответственно. К концу второго вегетационного сезона уровень микробной биомассы опытных вариантов оказался сопоставимым с уровнем биомассы в контрольном варианте.

Уровень УЬаМ1 в контрольном варианте изменялся в пределах 0,08-0,52 мгС02-С г" 1 24ч"1. Для участков с внесением компоста выявлены асинхронные колебания большой амплитуды, особенно в начальный период исследования, что, скорее всего, связано с внесением доступного органического вещества, приводящего к дестабилизации микробного сообщества.

На протяжении всего периода исследования метаболический коэффициент в образцах контрольной почвы изменялся в интервале 0,15-0,48 мгС02-С мг"1 24ч"1. Максимальные значения дС02 обнаружены на ранних этапах исследования в вариантах 50 и 75 и обязаны как увеличению респираторной активности, так и снижению уровня микробной биомассы, вызванной гибелью интродуцированных микроорганизмов. Однако последующее снижение значений метаболических коэффициентов до уровня, а в ряде случаев и ниже контрольного варианта к концу второго вегетационного сезона, свидетельствует о стабилизации почвенного сообщества.

Оценка азотфиксирующей активности показала, что в большинстве проб, отобранных на участках 50 и 75, ее уровень оказался выше по сравнению с контрольным вариантом в 3-7 раз, а к концу сезона снижался до его уровня. Активность азотфиксации в пробах варианта 25 находилась на уровне либо ниже контрольного варианта.

Вторая ротация посевов сосны. Уровень Смикр в образцах серой лесной почвы, отобранных на участках контрольного варианта в течение двух вегетационных сезонов второй ротации посевов сосны, изменялся от 0,12 до 0,49 мгСыикр г"1 почвы, причем максимальные значения обнаружены в пробах, отобранных весной (рис. 2). Второе внесение компоста в умеренных дозах (варианты 25, 50 и 75) увеличивало уровень микробной биомассы, а к концу первого вегетационного сезона уровень биомассы

оказался аналогичен

таковому в контрольном варианте. Во второй вегетационный сезон

выявлено отсутствие дозо-зависимого поведения анализируемого параметра и синхронности в его изменениях. Внесение высоких доз компоста (варианты 100, 150 и 175) Рис. 2. Изменение уровня микробной биомассы в контрольной также привело к

почве и в почве вариантов 25, 50 и 75 увеличению уровня

микробной биомассы почвенного микробного сообщества Эффект наблюдали на протяжении двух вегетационных сезонов, однако для различных вариантов максимальные значения биомассы отмечены в разные периоды времени. Отсутствие стимулирующего эффекта на биомассу выявлено в вариантах 30, 60 и 90. Различия в

эффектах, вызываемых компостами, связаны, во-первых, с исчерпанием питательного субстрата, что подтверждается результатами определения биомассы в вариантах 30, 60 и 90. Во-вторых, эти различия могут быть обусловлены присутствием в составе компостов металлов. Однако при сопоставлении значений содержания металлов в образцах почв нашего эксперимента с представленными в литературе концентрациями, снижающими уровень микробной биомассы (McGrath et. al., 1995), установлено, что их содержание оказалось ниже, что свидетельствует том, что металлы не оказывают решающего влияния на микробную биомассу.

Респираторная активность микробного сообщества серой лесной почвы контрольного варианта изменялась в интервале от 0,02 до 0,26 мгС02-С г"1 24 ч"1. Повторное внесение компоста (варианты 25, 50 и 75) привело к снижению респираторной активности сообщества в первый месяц, а во втором вегетационном сезоне ее уровень в опытных вариантах либо превышал либо достоверно не отличался от контрольного варианта. Ни в одном из образцов почвы вариантов 100, 150 и 175 уровень респирации не оказался достоверно ниже, а на 66 и 124 сутки исследования он был выше такового контрольного варианта. Минимальный уровень респираторной активности был обнаружен в вариантах 30, 60 и 90, отражающих последействие компоста, и был сопоставим с уровнем дыхания в контрольном варианте. Именно эти варианты демонстрировали колебания активности, синхронные с таковыми в контрольном варианте.

Стимулирующий эффект в течение первых лет после внесения компостов из ОСВ отмечается авторами ряда публикаций, которые связывают это с благотворным влиянием дополнительного органического субстрата (Peres-Piqueres et al., 2006; Enwall et al., 2007; Domeñe et al., 2009). В то же время эффект увеличения респираторной активности может быть связан и с присутствием токсичных компонентов, в частности металлов, увеличение концентрации которых создает дополнительную энергетическую нагрузку на почвенные микроорганизмы, связанную с механизмом формирования толерантности (Witter, Dahlin, 1995; Giller et al., 1998). Согласно же данным других авторов, присутствие металлов в почве может вызывать снижение почвенного дыхания (Dar, 1994, 1997; Rost, 2001). Сравнение данных, представленных в литературе (McGrath et al., 1995; Moreno et al., 2003), с содержанием металлов в образцах исследуемых почв показывает, что в нашем случае содержание металлов ниже значений, при которых наблюдались существенные нарушения в энергетическом метаболизме микробных клеток. Таким образом, некоторое увеличение респираторной активности следует рассматривать как результат внесения дополнительного энергетического субстрата.

Повторное внесение компоста (варианты 25, 50 и 75) не привело к достоверному увеличению qC02 по сравнению контрольным вариантом. Значения qC02, существенно ниже таковых в контрольном варианте, на протяжении обоих вегетационных сезонов обнаружены при анализе почвенных образцов 100, 150 и 175. При анализе результатов, полученных для вариантов последействия компоста (30, 60 и 90), обнаружено, что в

целом значения qC02 были соизмеримы с таковыми в контрольном варианте. Поскольку согласно данным литературы, увеличение метаболического коэффициента используется как универсальный индикатор почвенного стресса под влиянием металлов (Brooks, 1995, Благодатская с соавт., 2001), отсутствие его существенного увеличения в нашем случае может свидетельствовать об отсутствии негативного влияния компоста на почвенное микробное сообщество.

Уровень азотфиксации в образцах вариантов 25, 50 и 75 достоверно не отличался от такового в контрольном варианте за исключением варианта 75 на 66 сутки измерения (рис. 3). В случае внесения высоких доз компоста (варианты 100, 150 и 175) обнаружено ингибирование азотфиксации, наиболее выраженное в первый месяц после внесения. К концу второго вегетационного сезона достоверных различий в уровне азотфиксации

контрольного и опытных вариантов не было выявлено. В вариантах 30, 60 и 90 уровень азотфиксирующей активности в первый вегетационный сезон и в начале второго оказался ниже по сравнению с уровнем в контрольном варианте, однако по большей части это снижение было

недостоверным.

Дегидрогеназную и уреазную активности почвы определяли в первый вегетационный сезон второй ротации сосны. Установлено, что характер изменения дегидрогеназной активности идентичен как в контрольном, так и в опытных вариантах. Внесение компоста не привело к достоверному увеличению дегидрогеназной активности, однако не было выявлено и достоверного негативного влияния компонентов компоста. Аналогичный эффект ог внесения компостов был обнаружен нами при анализе изменения уреазной активности почвы. Поскольку результаты определения ферментативной активности почв не позволили нами выявить какие-либо различия в опытных и контрольном варианте, в дальнейшем эти показатели не использовали.

Третья ротация посевов сосны. Уровень микробной биомассы в образцах почв, отобранных на участках контрольного варианта, несущественно изменялся в течение всего периода исследования (0,8-1,0 мгСмш(р г"1) (рис. 4). На протяжении двух вегетационных сезонов уровень биомассы вариантов 25, 50 и 75 был выше либо ниже контрольного варианта. Отсутствие выраженных закономерностей установлено и для остальных опытных вариантов. Скорее всего, отсутствие существенного увеличения в

РШ1 контроль ЕЕ325 ГТТТТ71 50 75

66 124 ' 391 время, сутки

Рис. 3. Изменение азотфиксирующей активности в контрольной почве и в почве вариантов 25, 50 и 75

контроль

_30

ШГШео 90

микробной биомассе при третьем внесении компоста может быть связано с тем, что уровень микробной биомассы на участках контрольного варианта во время третьей ротации посевов сосны оказался в среднем в 2 раза выше по сравнению с таковым в первую и вторую ротации. Это, вероятно, обусловлено тем, что в год, когда участки находились под паром, почва была перепахана и контрольные участки получили органическое вещество с опытных участков.

Третье внесение компоста

на участки вариантов 50 и 75 привело к увеличению минерализующей активности микроорганизмов, причем стимулирующий эффект от внесения компоста наблюдали на протяжении обоих вегетационных сезонов. Во всех образцах почв вариантов 30, 60 и 90, отобранных на протяжении всего периода исследования, за исключением образцов 480 суток, уровень респираторной активности в опытных образцах оказался выше уровня в контрольном варианте (рис. 4). На участках вариантов 100, 150 и 175, которые в третью ротацию не обрабатывали компостами, не было обнаружено каких-либо выраженных зависимостей ответного отклика микробного сообщества от дозы внесения.

достаточно постоянном

360422 время, сутки

360 ■ 422 время, сутки

Рис. 4. Изменение респираторной активности (А) почвенного микробного сообщества и метаболического коэффициента (Б) в контрольной почве и в почве вариантов 30,60 и 90 Невысокие значения респираторной активности при уровне микробной биомассы обусловили достаточно низкий и мало изменяющийся в динамике опыта метаболический коэффициент в почвенных образцах контрольного варианта (0,15 - 0,55 мгС02-С мтС"1 24ч"1). При внесении компоста в вариантах 25, 50 и 75 наблюдалось дозо-зависимое увеличение цСОз, связанное с аналогичным увеличением респираторной активности. В дальнейшем значения дС02 в опытных вариантах были как выше, так и ниже таковых в контрольных образцах. Низкий уровень микробной биомассы обусловил высокий метаболический коэффициент в варианте 60. В остальных же случаях этой группы вариантов значения метаболического

коэффициента находились на уровне контрольного варианта Существенное увеличение значений метаболического коэффициента выявлено, в почвенных образцах вариантов 100, 150 и 175, отобранных на 130 сутки исследования. Во всех остальных пробах, отобранных в разные моменты времени, значения qC02 существенно не отличались от контрольного варианта.

Анализ изменений уровня фиксации атмосферного азота, показывает, что закономерности, обнаруженные нами в первые две ротации посевов сосны, в целом сохраняются и при третьем внесении компоста. Внесение компоста приводило к достоверному снижению уровня азотфиксации в вариантах 25, 50 и 75. Однако во второй вегетационный сезон уровень азотфиксации в опытных вариантах оказался в основном сопоставим с уровнем контрольного варианта Меньший ингибирующий эффект на азотфиксирующую активность почвы оказало внесение компоста в вариантах 30, 60 и 90. В отличие от предыдущих групп вариантов, колебания уровня азотфиксирующей активности в почвах вариантов 100, 150 и 175 и контроле были синхронными.

Полученные иами данные подтверждают известное положение о флуктуационном характере почвенных процессов. Как свидетельствуют приведенные в работе результаты, антропогенное вмешательство в виде вносимого компоста приводит к изменению процессов, связанному с необходимостью адаптации сообщества, и колебательные процессы начинают различаться по фазе. Результатом является то, что в опытных вариантах наблюдается не синхронное с контролем изменение параметров, что не дает возможность сделать заключение о преимуществе того или иного способа обработки почвы по одномоментно отобранной пробе почвы и существенно усложняет процесс интерпретации результатов, особенно при такой задаче, как выбор оптимального варианта обработки почвы. Возможным решением этой проблемы является использование математических методов.

Разработка алгоритма статистической оценки эффективности различных схем внесения

компоста из ОСВ

При разработке алгоритма в качестве исходных данных были использованы значения показателей - микробной биомассы, респираторной и азофиксирующей активностей.

Для формализации анализа влияния компоста из ОСВ на микробное сообщество почв рассматривали модель развития случайного процесса во времени. Обозначили через X°(t) = (x°(t),x°2(t),x°(t)*) вектор численных показателей состояния микробного сообщества контрольной площадки в момент времени t, где xt(t) - респираторная активность, x2(t) - азотфиксирующая активность почв и x}(t) - уровень микробной биомассы. Аналогично, через Xm(t) = (x"(t),x?{t),x™(tfj обозначили вектор численных

показателей состояния микробного сообщества опытной площадки в момент времени t, на которой применяется т-я схема внесения компоста Причем значения каждого

параметра представлены тремя повторностями x"(t)=(x"(t,l), x"(t,2), x°'(t,3)). Считается, что наблюдаемый процесс имеет систематическую и случайную (стохастическую) составляющие, причем случайные составляющие, соответствующие опытной и контрольной площадкам, предполагаются независимыми, а процесс, соответствующий контрольной площадке не стационарным (микрофлора почвы не находится в стабильном состоянии). Значения показателей состояния рассматриваются как независимая (по времени и повторностям) выборка и могут быть использованы для моделирования распределения вероятностей значений для контрольной площадки в произвольный момент времени.

Поскольку традиционно количество повторностей в биологических исследованиях невелико, на следующем этапе было проведено увеличение объема выборки методом рандомизации - получение новых сочетаний значений показателей в каждый момент времени за счет выборки с возвратом из имеющихся; это возможно в силу указанной ранее независимости этих значений. Таким образом, было получено 999 «траекторий во времени» для численных значений показателей состояния микробного сообщества, согласованных с имеющимися данными. В результате вектор численных показателей состояния в момент времени t микробного сообщества опытной площадки был представлен следующим образом: х™ (t^ix™ {t,\) ,x"(t,2).....x"'(t,n)).

Для дальнейшего анализа совокупности данных, значения всех параметров были переведены в относительные единицы. Для этого были построены модели изменения трех анализируемых параметров в контрольном варианте. Поскольку изменение показателей во времени нелинейно, были использованы нелинейные обобщенные аддитивные модели (рис. 5).

Математическое ожидание значений состояния £[jc,°(i)] = g°{t) есть гладкая функция от времени, т.е. модель имеет вид *°(0 = г,°(0 + г> е ~ Щ0, о-)), raeg?(/) -гладкая функция, а] - дисперсия ошибки.

Поскольку для построения функции g°(t) используются выборочные значения, то вместо истинной функции g?(t) мы получаем функцию f°(t), которая может быть представлена в виде f°ii) = g4(t) + SJ, 5,~Щ0,<т)) о 5и ™ im 2ооо 2700 где oj. - дисперсия среднего

время, сутки

Рис. 5. Генерализованная аддитивная модель изменения (прогноза). Считается, что микробной биомассы в контрольном варианте ошибки Sf и е независимы,

поэтому их дисперсии складываются. Далее была определена вероятность того, что значение параметра в опытном варианте будет отличаться от значений контрольного варианта. Для этого рассчитывали остатки от генерализованной аддитивной модели:

хЧа)=/,\1)+з,+е°, <■(')=*:(')-¿"о. гдех"(/) - численный показатель состояния в момент времени < микробного сообщества опытной площадки (для контроля т=0), /"(/) - генерализованная аддитивная модель, ¿/"(г) - разность наблюденного и модельного значений, и F¡¡(d) -функция распределения разностей для контрольного варианта.

На следующем этапе, зная распределение х°{1), мы определили вероятность того, что значение параметра в опытном варианте будет отличаться от значений контрольного варианта. Таким образом, получили вектор I" (¿) = (1), I™ I" , где /¡'"(О —значение отклонения для Ьго параметра.

Для вычисления усредненной вероятности, в каждой временной точке полученные векторы /™(0 усредняются по числу рандомизированных «траекторий» что приводит к получению векторов = являющихся оценками

усредненной вероятности в моменты времени (1, 2, 3,.../).

Таким образом, каждая почвенная проба, отобранная в отдельной временной точке, может быть представлена тремя средними значениями вероятности превышения контроля по параметрам: респирация, азотфиксирующая активность, микробная биомасса. Эти значения использовали в качестве характеристик почвенных проб, отобранных в соответствующие мометы времени.

Одной из практических задач исследования было выявление оптимальных схем обработки почвы нетрадиционным удобрением. Мы предположили, что если основным фактором, влияющим на состояние микробного сообщества, будут являться доза и периодичность внесения компостов, то варианты одной схемы внесения должны быть похожими, и, наоборот, при разных схемах внесения они должны различаться. Для того, что бы подтвердить эту идею, мы применили кластерный анализ, в частности, метод иерархической кластеризации, основанный на матрице расстояний между

векторами вероятности отличия значений опытного варианта от контрольного (рис. 6). Расчет расстояния между векторами вероятности проводили с

использованием евклидова расстояния. Кластеризацию осуществляли методом Варда. На основании дерева иерархической кластеризации выделяли 3 кластера

га

Рис. 6. Дерево иерархической кластеризации

Анализ распределений значений усредненных вероятностей, характеризующих объекты, помещенные в тот или иной кластер, позволил вычислить усредненные характеристики кластеров и дать им содержательную интерпретацию (табл. 3).

Согласно общим

представлениям, увеличение уровня респираторной

активности при неизменном уровне микробной биомассы либо его увеличение в сравнении с необработанной почвой можно считать положительным эффектом от внесения удобрений. Так же расценивается и увеличение уровня микробной биомассы и активности азотфиксации (McGrath et al., 1995; Brookes, 1995; Ананьева с соавт., 2002; Perez de Mora et al., 2005). Исходя из этого, наилучшими характеристиками обладали объекты, объединенные в 1 кластер.

На следующем этапе нами было определено распределение объектов по кластерам (табл. 4). Установлено, что в кластер с наилучшими характеристиками попали объекты всех вариантов внесения, однако наибольшая их доля относительно общего количества объектов приходилась на варианты 75, 100 и 175 (по 61% от общего числа объектов). Далее следовали варианты 25 и 50, у которых в первый кластер попали по 50% объектов, взятых в анализ. В то же время необходимо обратить внимание на третий кластер, который характеризовался низкими вероятностями по всем трем параметрам. Такая низкая вероятность (0,29-0,32) свидетельствует о том, что в более двух третях отобранных проб положительный эффект от внесения компоста не наблюдался. Исходя из этого, чем меньше объектов какого-либо варианта попадет в наихудший (третий) кластер, тем меньшую настороженность должен вызвать данный вариант обработки. Этому требованию соответствовали варианты 75 и 100. Действительно, именно у этих вариантов в кластер 3 попало минимальное количество объектов.

Таким образом, на основании характеристик, присущих каждому из выделенных кластеров, и анализа распределения объектов по кластерам можно выделить схемы обработки почвы, оказывающие наиболее устойчивый благоприятный эффект на микробные сообщества - варианты 75 и 100.

Таблица 3

Характеристика кластеров

Кластер Средняя вероятность, оцененная по показателям

респирация азотфиксация микробная биомасса

1 0,70 0,58 0,81

2 0,73 0,58 0,27

3 0,32 0,3 0,29

Таблица 4

Распределение объектов по кластерам

Вариант Кластер

обработки №1 №2 №3

30 7 4 7

60 4 6 8

90 5 5 8

25 9 4 5

50 9 6 3

75 И 5 2

100 8 4 1

150 6 5 2

175 8 2 3

выводы

1. Компостирование осадков сточных вод станции очистки крупного промышленного города (г. Казань) приводит к снижению содержания металлов в 1,5 -4,2 раз; максимальное содержание Cd, Cr, Ni, Zn, Pb, As, Hg в компостах составляет 12, 97, 94, 646, 166, 0,2 и 0,2 мг кг"1 соответственно. Компосты, приготовленные из осадков сточных вод, характеризуются высоким содержанием органического вещества (2737%). Совокупность установленных характеристик позволяет использовать компосты в качестве нетрадиционного удобрения.

2. Установлено, что следствием внесения компостов из осадка сточных вод является, с одной стороны, увеличение органического вещества в почве, с другой -увеличение содержания металлов, не носящее дозо-зависимого эффекта. Показано, что содержание металлов в почве не превысило установленных предельно допустимых концентраций.

3. В условиях многолетнего эксперимента выявлено, что внесение компостов из осадков сточных вод в серую лесную почву лесного питомника приводит к увеличению числа сеянцев сосны обыкновенной Pinns sylvestris L. и их биометрических показателей, что обусловлено увеличением содержания органического вещества в почве. Оценка последействия компоста не выявила достоверных стимулирующих эффектов на сеянцы сосны. Наибольший эффект от внесения компоста проявляется при неблагоприятных погодных условиях.

4. Показано, что обработка почвы компостами в различных дозах (25 - 175 т га"1) и с различной периодичностью вызывает достоверные изменения в общей микробной биомассе, респираторной и потенциальной азотфиксирующей активностей микробного сообщества серой лесной почвы. Эффект от внесения выражается в увеличении амплитуды и асинхронизации флуктуации анализируемых параметров, что связано с дестабилизирующим действием дополнительного органического вещества.

5. Установлено отсутствие достоверных (Р>0,95) отличий уровня дегидрогеназной и уреазной активностей почв, обработанных компостом из осадка сточных вод от уровня активностей необработанной почвы, что свидетельствует о нецелесообразности применения этих показателей для регистрации ответного отклика микробного сообщества на внесение нетрадиционного удобрения.

6. Предложен алгоритм, реализованный в виде программы, для выявления устойчиво эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением, включающий получение экспериментальных данных об изменении показателей состояния микробного сообщества, построение нелинейных моделей поведения каждого из показателей во времени для контрольной схемы, расчет вероятностных характеристик соотношения значений показателей в опытных и контрольной схемах и последующий анализ данных методом кластерного анализа. Реализация предложенного алгоритма позволила выявить, что оптимальной схемой обработки почвы является применения компоста из осадка сточных вод в дозе 75 т га"1 с периодичностью один раз в два года или однократно 100 т га"1.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Селивановская С.Ю., Курицин И.П., Савельев A.A. Оценка эффективности применения нетрадиционного удобрения на основе осадков сточных вод // Агрохимия. - 2006. - №5. - С.68 - 75.

2. Курицин И.Н., Селивановская С.С., Шнель С. Активность и численность почвенных диазотрофов при внесении нетрадиционного милиоранта // Ученые записки Казанского государственного университета Естественные науки. - 2008. -Т. 150. - Кн.4. - С.209 -213.

3. Курицин И.Н., Селивановская С.С. Оценка отдаленных эффектов применения нетрадиционного удобрения // Вестник Татарстаяского отделения Российской экологической академии. - 2004. - №3. - С. 41 - 45.

4. Курицин И.Н., Губаева Л.А. Повышение продуктивности почв лесных питомников с помощью внесения нетрадиционного удобрения // Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2004». - М.: МГУ, 2004. - С. 83 - 84.

5. Курицин И.Н., Губаева Л.А. Активность почвенных микробных сообществ, формирующихся при долговременном воздействии нетрадиционного удобрения // Материалы Международной молодежной научной конференции «XII Туполевские чтения». - Казань, 2004. - T.I. - С. 239 - 240.

6. Курицин И.Н. Изменение состояния микробных сообществ серой лесной почвы при внесении нетрадиционного удобрения // Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2005». -М.: МГУ, 2005. - Т.6. - С. 64 - 66.

7. Куриции И.Н., Селивановская С.Ю., Латьшова В.З. и др. Экологическое нормирование внесения компоста из осадка сточных вод в почву лесного питомника // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения». - Ижевск: Изд-во Ижевской ГСХА, 2005. -Т 2. - С. 248-252.

8. Курицин И.Н. Устойчивое функционирование почвенных микробных сообществ в условиях длительного применения нетрадиционного удобрения // Тезисы докладов международной студенческой научно-практической конференции "Устойчивое развитие: экологические, экономические, социальные и правовые аспекты". -Екатеринбург: Полиграфист, 2005. - С.51 - 52.

9. Курицин И.Н. Оптимизация дозы и периодичности внесения компоста из осадков сточных вод в почву лесного питомника с использованием кластерного анализа // Материалы Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения». - Казань, 2005. - T.I. - С. 233 - 234.

10. Курицин И.Н. Оценка ответного отклика микробных сообществ на внесение компоста из муниципальных осадков сточных вод // Материалы IV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс». - Пермь: ПГТУ,

2005.-С.432-434.

11. Курицин И.Н., Селивановская С.Ю. Применение методов математической статистики для интерпретации результатов биологической оценки почв // Материалы международной научной конференции «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем». - Ростов-н/Д: КОПИЦЕНТР,

2006.-С. 263-265.

12. Курицнн И.Н., Гидиятуллин А.А., Никитин А.Р. и др. Некоторые итоги многолетнего применения нетрадиционного удобрения для увеличения продуктивности почвы лесного питомника // Материалы VI Республиканской научной конференции «Экологические проблемы республики Татарстан». -Казань: Отечество, 2006. - С. 203 - 212.

13. Ведерников Н.М., Латыпова В.З., Курицнн И.Н. и др. Увеличение продуктивности почв лесных питомников за счет применения нетрадиционного удобрения // Материалы всероссийской научной конференции «Лес, лесной сектор и экология республики Татарстан». - Казань: Казанск. гос. ун-т, 2006. — С. 47 — 52.

14. Курицин И.Н., Чурсина М.А., Гумерова Р.Х и др. Разработка алгоритма определения оптимальной схемы внесения компоста из осадка сточных вод в обедненные почвы лесного питомника // Материалы VII Республиканской научной конференции «Актуальные проблемы республики Татарстан». - Казань: Отечество,

2007.-С. 104- 105.

15. Курицин И.Н., Селивановская С.Ю. Восстановление нарушенных почв с помощью нетрадиционного удобрения // Материалы I Экологического форума экологов Прикамья «Экология Прикамья». - Наб. Челны, 2007. - С. 73 - 74.

16. Курицин И.Н., Селивановская С.Ю., Шнель С. Влияние нетрадиционных почвоулучшигелей па нитрогеназную и респираторную активности серой лесной почвы // Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям». - М.: МГУ, 2008. - С. 103 -105.

17. Курииин И.Н. Использование компоста из осадка сточных вод города Казани в лесном питомнике. // Регионы России: власть и общество в условиях социальных рисков - Казань: КГТУ, 2008. - С. 421 - 425.

18. Kuritsin I.N., Selivanovskaya S.Yu. Effect of unconventional soil organic fertilizer on microbial process and community structures // Microbial diversity: current situation, conservation strategy and biotechnological potential: Proceeding of III International Conférence / Institute of Ecology and Genetics Microorganisms, Russian Academy of Sciences.-Perm, 2008.-P.196- 197.

19. Курицин И.Н. Влияние внесения органических отходов на всхожесть и характеристики сеянцев сосны обыкновенной // Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований». -Казань: Казанск. гос. ун-т., 2009. - С.132 - 133.

20. Курицин И.Н., Селивановская С.Ю. Использование биологических параметров отражающих состояние круговорота углерода в почве при внесении осадка сточных вод // Материалы Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения». - Казань, 2009. - Т.П. - С. 27 - 28.

21. Kuritsin I.N. Effect of composted sewage sludge on biomass and activity microbial community of Haplic Greyzem // 14th International Conference «Microbial enzymes in Biotechnology and Medicine». - Kazan, 2009. - P.36 - 37.

¿Г »

'во4

Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии Издательства Казанского государственного университета Тираж 100 экз. Заказ 5/11

420008, ул. Профессора Нужина, 1/37 тел.: 23-373-59, 292-65-60

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Курицин, Иван Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика осадков сточных вод

1.2. Применение осадков сточных вод в качестве нетрадиционного удобрения и при ремедиации почв

1.3. Влияние осадков сточных вод и компостов на их основе на микробные сообщества почв

1.3.1, Методы оценки состояния почвенных микробных сообществ

1.3.2. Влияние осадков сточных вод и компостов на общую микробную биомассу, респираторную, азотфиксирующую и ферментативную активность почв

1.4. Основные методы статистического анализа, используемые при исследовании реакции почвенного микробного сообщества

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 .рбъекты исследования

2.2. Схема полевого эксперимента

2.3. Аналитические методы

2.4. Определение характеристик сеянцев сосны обыкновенной

Pinus sylvestris L)

2.4.1. Определение численности всходов, отпада и числа сеянцев сосны обыкновенной

2.4.2. Определение морфометрических показателей сеянцев сосны обыкновенной

2.5. Методы оценки состояния почвенного микробного сообщества

2.5.1. Отбор проб почв

2.5.2. Определение общей микробной биомассы почвенного микробного сообщества

2.5.3. Измерение базальной респираторной активности почвенного микробного сообщества

2.5.4. Расчет метаболического коэффициента k J J » 1 1 'ч. 2.5.5. Определение потенциальной активности азотфиксации почвенного микробного сообщества ацетиленовым методом

2.5.6. Дегидрогеназная активность почвенного микробного сообщества

2.5.7. Уреазная активность почвенного микробного сообщества

2.6.Мягематические методы

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Влияние компостов из осадков сточных вод на качество серой лесной почвы

3.1.1 Характеристика компостов из осадков сточных вод станции очистки г.Казани

3.1.2. Характеристика серой лесной почвы лесного питомника

3.2. Изменение содержания органического вещества и металлов в почве после внесения компостов из осадков сточных вод

3.3. Влияние компоста из осадков сточных вод на сеянцы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.)

3.4. Влияние компоста из осадков сточных вод на микробное сообщество серой лесной почвы 71 3.4.1. Влияние компоста из осадков сточных вод на микробное сообщество серой лесной почвы (первая ротация посевов сосны)

3.4.2 Влияние компоста из осадков сточных вод на микробное сообщество серой лесной почвы (вторая ротация посевов сосны)

3.4.2.1. Изменение микробной биомассы при повторном внесении компоста из осадков сточных вод

3.4.2.2. Изменение респираторной активности при втором внесении компоста из осадков сточных вод k 3.4.2.3. Изменение метаболического коэффициента при втором внесении компоста из осадков сточных вод

3.4.2.4. Изменение процесса азотфиксации при втором внесении компоста из осадков сточных вод

3.4.2.5. Изменение дегидрогеназной и уреазной активностей почвы при втором внесении компоста из осадков сточных вод

3.4.3. Влияние компоста из осадков сточных вод на микробное

ММ»» Ц t , » N » / « « II • t ' сообщество серой лесной почвы (третья ротация посевов сосны)

3.4.3.1 Влияние компоста из осадков сточных вод на микробную биомассу серой лесной почвы

3.4.3.2 Влияние компоста из осадков сточных вод на респираторную активность серой лесной почвы

3.4.3.3 Влияние компоста из осадков сточных вод на метаболический коэффициент

3.4.3.4 Влияние компоста из осадков сточных вод на азофиксирующую активность серой лесной почвы

3.5. Разработка алгоритма статистической оценки эффективности различных схем внесения компоста из осадков сточных вод по временной динамике характеристик микробного сообщества почвы

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Выявление эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением на основе осадков сточных вод"

Giller et al., 1998; Ros et al., 2006; Calbrix et al., 2007; Fernandez et al., 2009). Однако в составе ОСВ присутствуют и токсичные неорганические и органическое соединения, что существенно ограничивает их использование (Евилевич, Евилевич, 1988; Hue, 1995; Касатиков с соавт., 1992, 1997, 1999; Page, 1996; Латыпова с соавт., 2002). Снизить содержание токсикантов возможно за счет предварительной обработки ОСВ методом компостирования. Особое внимание должно быть уделено способам утилизации ОСВ станций очистки крупных городов, так как именно эти ОСВ содержат большое количество токсикантов. В этом случае предпочтение следует отдавать такому способу утилизации ОСВ, который бы не повлек за собой поступление токсикантов в органы растений, используемые в пищу. Однако растения — не единственные компоненты экосистем, испытывающие воздействие токсичных компонентов ОСВ. В первую очередь влиянию подвержены почвенные микроорганизмы. В то же время именно микроорганизмы ответственны за биологическую трансформацию веществ в почве, которая делает питательные вещества доступными для растений, и за

Соруководитель работы в области математического моделирования - д.б.н., к.ф.-м.н., проф. А.А.Савельев. устойчивое функционирование почв в целом. Почвенное микробное сообщество играет ключевую роль и в восстановлении нарушенных почв, поэтому информация об особенностях функционирования почвенного микробного сообщества способствует более точному управлению почвенными процессами, целью которого является улучшение качества почв.

Mil ir-O'l. . V . , соавт., 2002, Perez-de Mora et al., 2006; Bastida et al., 2008). Однако такой подход, более грамотный с точки зрения экологии, менее однозначен в силу вариабельности биологических параметров. Более того, при принятии практических решений, например, выборе эффективной схемы обработки почвы, возникает проблема интерпретации результатов. Возможным решением этой проблемы является использование математических методов, которые в почвенной микробиологии пока не нашли широкого применения (Vepsalainen et al., 2001; Водопьянов с соавт., 2004; Путинская, 2005; Macdonald et al., 2007).

Цель настоящей работы — анализ эффектов от использования компоста из осадков сточных вод в качестве нетрадиционного удобрения для восстановления нарушенных почв на микробные сообщества серой лесной почвы и сеянцы сосны обыкновенной и разработка алгоритма выявления устойчиво эффективных схем обработки почв компостом.

Задачи исследования.

3. Оценить воздействие компостов из осадков сточных вод, применяемых в качестве почвоулучшителя по различным схемам (разные дозы и периодичность), на количество и биометрические показатели сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). 4.^Изучить эффекты обработки серой лесной почвы лесного питомника компостами из осадков сточных вод на общую микробную биомассу, респираторную и потенциальную азотфиксирующую активности микробного сообщества.

5. Исследовать влияние компостов на дегидрогеназную и уреазную активности-серой лесной почвы. 6. Разработать алгоритм для выявления устойчиво эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением и реализовать его в виде программы.

Научная новизна. В условиях многолетнего мелкоделяночного эксперимента изучена ответная реакция микробного сообщества серой лесной почвы на внесение компостов из ОСВ крупного промышленного города и впервые показано, что эффект от их внесения выражается в асинхронйзации флуктуаций биологических показателей почв, что свидетельствует о! невозможности определения эффективности применения нетрадиционного удобрения на основе анализа однократно отобранной пробы и по одному из показателей. Впервые предложен алгоритм и создана программа для выявления устойчиво эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением. Программа позволяет статистически достоверно оценивать полученные результаты на основе построения нелинейных моделей поведения каждого из показателей во времени для контрольной схемы, расчета вероятностных характеристик соотношения значений показателей опытных и контрольной схемы и последующего анализа данных методом кластерного анализа. Полученные результаты вносят вклад в развитие представлений о функционировании сообществ почвенных микроорганизмов в условиях одновременного воздействия благоприятных (внесение дополнительного питательного субстрата) и неблагоприятных (металлы) антропогенных факторов.

Практическая значимость работы. Полученные в диссертационной работе результаты являются основой способа восстановления качества обедненных почв за счет применения нетрадиционных удобрений. Предложенный способ, включающий компостирование ОСВ и применение компостов в качестве улучшителя обедненных почв лесных питомников использован в ГБУ «Пригородный учебно-опытный лесхоз» Республики Татарстан: По 11 результатам проведенных исследований разработана компьютерная программа для выявления устойчиво эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением. Предлагаемая программа опробована для выявления оптимальной схемы обработки почв компостами из осадка сточных вод станции очистки г.Казани.

Результаты исследований используются при проведении практических работ по курсам «Агроэкологический мониторинг» и «Управление в обращении с отходами» на кафедре прикладной экологии Казанского государственного университета (КГУ) и на кафедре лесных культур и защиты леса Казанского ^государственного аграрного университета (КазГАУ).

Полученные результаты могут быть использованы при разработке мер по минимизации негативного влияния ОСВ на окружающую среду и совершенствованию отдельных аспектов экологического нормирования хозяйственной деятельности человека.

Положения, выносимые на защиту:

Личный вклад автора в работу состоит в выполнении экспериментальной части диссертации, обсуждении результатов и формулировании выводов' на их ■ основе. Соавторами публикаций являются научный руководитель - д.б.н., проф. Селивановская С.Ю., д.х.н., проф., заведующая кафедрой прикладной экологии Латыпова В.З., руководитель института прикладной • микробиологии Гиссенского Университета (ФРГ) проф. С. Шнель, участвовавшие в обсуждении результатов. В создании программы для математической обработки результатов принимал участие к.ф-х.н., д.б.н., проф. А.А. Савельев. При проведении мелкоделяночных опытов в лесном питомнике консультации оказывал д.с.-х.н., проф. Н.М. Ведерников. Апробация: работы. Материалы работы докладывались на XI, XII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов - 2004», «Ломоносов - 2005» (Москва, 2004, 2005); Международной студенческой научно-практической конференции «Устойчивое развитие: экологические, экономические, социальные и правовые аспекты» (Екатеринбург, 2005); XLIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Пермь, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения» (Ижевск, 2005); XII, XIII, XVII Международной молодёжной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань, 2005, 2007, 2009); VI, VII Республиканской конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2004, 2007); Всероссийской конференции «Лес, лесной сектор и экология республики Татарстан» (Казань, 2006); Международной научной конференции «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации», ■ (Ростов7на-Дону, 2006); I Экологическом форуме Прикамья (Набережные Челны, 2007); III Международной конференции «Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, биотехнологический потенциал», (Пермь, 2008); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении," экологии,'' сельском хозяйстве на пути к инновациям» (Москва, 2008); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований» (Казань, 2009); XIV Международной конференции «Ферменты микроорганизмов в биотехнологии и медицине» (Казань, 2009).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 5 статьях и 16 тезисах докладов.

Структура и объём диссертации. Работа изложена на 144 страницах, содержит-10'таблиц "И 43 рисунка, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 251 источников, из которых 168 на иностранном языке, и приложения. • 1

Заключение Диссертация по теме "Экология", Курицин, Иван Николаевич

выводы

1. Компостирование осадков сточных вод станции очистки крупного промышленного города (г.Казань) приводит к снижению содержания металлов в 1,5 - 4,2 раз; максимальное содержание Cd, Сг, Ni, Zn, Pb, As, Hg в компостах составляет 12, 97, 94, 646, 166, 0,2 и 0,2 мг кг"1 соответственно. Компосты, приготовленные из осадков сточных вод, характеризуются высоким содержанием органического вещества (27 - 37%) относительно значений, указанных в нормативных документах. Совокупность установленных характеристик позволяет использовать компосты в качестве нетрадиционного удобрения.

2. Установлено, что следствием внесения компостов из осадков сточных вод являются, с одной стороны, увеличение органического вещества в почве, с другой — увеличение содержания металлов, не носящее дозо-зависимого эффекта-.'--Показано;1 что* содержание металлов в почве не превысило установленных предельно допустимых концентраций.

3. В условиях многолетнего полевого эксперимента выявлено, что внесение компостов из осадков сточных вод в серую лесную почву лесного питомника приводит к увеличению числа сеянцев сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. и их биометрических показателей, что обусловлено увеличением содержания органического вещества в почве. Оценка последействия компоста не выявила достоверных стимулирующих эффектов на сеянцы сосны. Наибольший эффект от внесения компоста проявляется при неблагоприятных ПрГОДНЫХ условиях. .

4.>iv Показано, что обработка почвы компостами в различных дозах (25 — 175 т га"1) и с различной периодичностью вызывает достоверные изменения в общей микробной биомассе, респираторной и потенциальной азотфиксирующей активностях микробного сообщества серой лесной почвы. Эффект от внесения выражается в увеличении амплитуды и асинхронизации флуктуации анализируемых параметров, что связано с дестабилизирующим действием * дополнительного органического вещества и свидетельствует о невозможности определения эффективности применения нетрадиционного удобрения на основе анализа однократно отобранной пробы и по одному из показателей.

5. Установлено отсутствие достоверных (Р>0,95) отличий уровня дегидрогеназной и уреазной активностей почв, обработанных компостом из осадков сточных вод, от уровня активностей необработанной почвы, что свидетельствует о нецелесообразности применения этих показателей для регистрации ответного отклика микробного сообщества на внесение нетрадиционного удобрения.

6. " Предложен алгоритм, реализованный в виде программы, для выявления устойчиво эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением, включающий получение экспериментальных данных об изменении показателей! < состояния микробного сообщества, построение нелинейных моделей поведения каждого из показателей во времени для контрольной схемы, расчет вероятностных характеристик соотношения значений показателей в опытных и контрольной схемах и последующий анализ данных методом кластерного анализа. Реализация предложенного алгоритма позволила выявить, что оптимальной схемой обработки почвы является применение компоста из осадков сточных вод в дозе 75 т га"1 с периодичностью один раз в два года или однократно 100 т га"1. ■ Г. . / Ь ! ") • 1 -1 I ti MI

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Курицин, Иван Николаевич, Казань

1. Айвазян С.А., Бухштабер В.М., Енюков И.С. и др. Прикладная статистика: Классификации и снижение размерности / под ред. С.А. Айвазяна. М.: Финансы и статистика, 1989. 607 с.

2. Ананьева Н.Д., Благодатская Е.В., Демкина Т.С. Влияние высушивания-увлажнения и замораживания-оттаивания на устойчивость микробных сообществ почвы // Почвоведение. 1997а. № 9. С. 1132-1137.

3. Ананьева Н.Д., Благодатская Е.В., Демкина Т.С. Оценка устойчивости почвенных микробных комплексов к природным и антропогенным воздействиям // Почвоведение. 2002а. № 5. С. 580-587.

4. Ананьева Н.Д., Благодатская Е.В., Демкина Т.С. Пространственное и временное варьирование микробного метаболического коэффициента в почвах//Почвоведение. 20026. № 10. С. 1233-1241.

5. Ананьева Н.Д., Демкина Т.С., Стин У.Ч. Устойчивость микробных сообществ почв при внесении пестицидов // Почвоведение. 19976. № 1. С. 6974. .

6. Бадмаев.А.А., Дорошкевич С.Г., Убугунов JI.JI. и др. Влияние осадков > сточных вод и их смеси с минеральными удобрениями на агрохимические свойства аллювиальной дерновой почвы // Агрохимия. 2007. № 7. С. 74-81.

7. Благодатская Е.В., Богомолова И.Н., Благодатский С.А. Изменение экологической стратегий микробного сообщества почвы, инициированной внесением глюкозы // Почвоведение. 2001. №5. С.700-608.

8. Витковская С.Е., Дричко В.Ф. Влияние органических отходов на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и поступление тяжелых металлов в растения // Агрохимия. 2002. № 7. С. 5-10.

9. Водолеев А.С., Степков А.А., Кудашкина С.А. Результаты комплексной оценки биологической рекультивации техногенных ландшафтов с использованием ОСВ // Биологическая рекультивация нарушенных земель. 2003. С. 41-51.

10. Водопьянов В.В., Киреева Н.А., Тарасенко Е.М. Фитотоксичность . нефтезагрязненных почв (математическое моделирование) // Агрохимия. 2004.10. С.73-77.

11. Возняковская Ю.М., Курдюков Ю.Ф., Попова Ж.П., Лощинина Л.П. Оценка биологического состояния южного чернозёма под разными севооборотами // Почвоведение. 1996. № 9. С. 1107-1111.

12. Гарусов А.В., Алимова Ф.К., Захарова Н.Г. и др. Газохроматографический метод анализа в биомониторинге почвы. Казань: Изд-во КГУ, 1998. 40 с.

13. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических;веществ в почве.

14. Горленко М.В., Кожевин П.А. Дифференциация почвенных микробных сообществ с помощью мультисубстратного тестирования // Микробиология. 1994. Вып. 2. С. 289-293.

15. ГОСТ 17.4.1.02-83 Охрана природы. Почвы. Классификация химических'веществ для контроля загрязнений.16. . > ГОСТ 17.4.2.01-81 Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния.

16. ГОСТ 17.4.3.04-85 Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнений.

17. ГОСТ 25713-85 Почвы. Метод определения золы.

18. ГОСТ 26213-91 Почвы. Методы определения органического вещества.

19. ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение> еерН по методу ЦИНАО.

20. ГОСТ 26715-85 Удобрения органические. Методы определения общего азота.

21. Дорошкевич С.Г., Убугунов Л.Л. Влияние органо-минеральных удобрительных смесей на основе осадков сточных вод и цеолитов на агрохимические свойства аллювиальной дерновой почвы // Агрохимия. 2002. № 4. С. 5-10.

22. Дюран Д., Одел П. Кластерный анализ. М. : Статистика, 1977. -128с.

23. Евилевич А.З., Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод. Л.: Стройиздат, 1988. -248 с.

24. Емцев В.Т., Мишустин Е.Н Микробиология. М. : Дрофа, 2006. 444с.

25. Золотарева Б.Н. Влияние органических удобрений на плодородие старопаханной серой лесной почвы // Агрохимия. 2006. № 9. С. 13-23.

26. Иутинская Г.А., Антипчук А.Ф., Андреюк Е.И. Экологическая пластичность свободноживущих диазотрофов в почвах, загрязненными тяжелыми металлами // Микробиологический журнал. 1997. Т. 59. № 4. С. 83— 89.

27. Калинина В.Н., Соловьев В.И. Введение в многомерный статистический анализ: учебное пособие. М. : ГУУ, 2003. 66 с.

28. Касатиков В.А., Овчаренко М.М., Касатикова С.М. и др. Влияние минеральных удобрений и осадков городских сточных вод на уровень концентрации в почве ряда микроэлементов // Агрохимия. 1997. № 2. С. 81-85.

29. Касатиков В.А., Султанов М.М., Усенко В.И. и др. Поведение тяжелых металлов в системе почва-растение при внесении осадка сточных вод // Агрохимия. 1999. № 3. С. 56-60.

30. Касатиков В. А. Технологические свойства термофильносброженных осадков городских сточных вод и особенности их применения в зерновом звене севооборота // Агрохимия. 1990. № 2. С. 92-97.

31. Касатиков В.А., Руник В.Е., Касатикова С.М. и др. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав дерново-подзолистой сунесчаной почвы7/Агрохимия. 1992. №.4. С. 85-90.

32. Киреева Н.А., Онегова Т.С., Жданова Н.В. Изучение возможности применения биопрепарата Белвитамил для ускорения деструкции нефти в почве и водоеме // Биотехнология. 2003а. №5. С. 77-80.

33. Киреева Н.А., Тарасенко Е.М., Онегова Т.С. и др. Комплексная биоремедиация нефтезагрязненых почв для снижения токсичности // Биотехнология. 2004. № 6. С. 63-70.

34. Киреева Н.А. Бакаев М.Д., Тарасенко Е.М. и др. Снижение фитотоксичности нефтезагрязненной серой лесной почвы при бцорекультивации //- Агрохимия. 20036. № 2. С. 50-55.

35. Кретович B.JI. Биохимия усвоения азота воздуха растениями. М. : Наука, 1997.486 с.

36. Куликова Н.Н., Сутурин А.Н., Антоненко A.M. и др. Органо-минеральные компосты из отходов целлюлозно-бумажной промышленности и йх влияние на плодородие почв // Почвоведение. 1996. № 7. С. 905-910.

37. Кутукова Ю.Д., Плеханова И.О. Влияние мелиорантов на состояние тяжелых металлов в почвах и содержание их в растениях при использовании осадков сточных вод в качестве удобрения // Агрохимия. 2002. № 12. С. 68-74.

38. Латыпова В.З., Селивановская С.Ю., Степанова Н.Ю. и др.

39. Региональное нормирование антропогенных нагрузок на природные среды. Казань: Фэн, 2002. 272 с.

40. Лучицкая О.А., Севостьянов С.М. Воздействие осадков сточных вод на почву и растения // Агрохимия. 2007. № 9. С. 80-84.

41. Меняйло О.В. Влияние древесных пород на биомассу денитрифицирующих бактерий в серой лесной почве // Почвоведение. 2007. № З.С. 331-337.

42. Мерзлая Т.Е., Зябкина Г.А., Нестерович И.А. Агроэкологическая оценка использования осадков сточных вод // Агрохимия. 1995. № 5 С. 92-96.

43. Методические рекомендации по обследованию и картографированию почвенного покрова по уровню загрязненности промышленными выбросами / сост. И.Г. Важенин. М. : Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева, 1987. 25 с.

44. Методы почвенной микробиологии и биохимии / под. ред. Д.Г. Звягинцева. М. : Изд-во МГУ, 1991. 310 с.

45. Наумова Н.Б. Биомасса и активность почвенных микроорганизмов после'низового пожара в сосновом лесу // Почвоведение. 2005. № 8. С. 984-987.

46. Новиков Д.А., Новочадов В.В. Статистические методы в медико-биологическом эксперименте (типовые случаи). — Волгоград: Издательство ВолГМУ, 2005. 84 с.

47. Новоселова Е.И. Биодиагностика и мониторинг состояния загрязненных нефтью почв // Матер, междунар. науч. конф. «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем». Ростов-н/Д: КОПИЦЕНТР, 2004. С. 201-202.

48. Отаббонг Э., Якименко О.С., Садовникова JI.K. Влияние городских осадков сточных вод на доступность биогенных элементов в вегетационном эксперименте // Агрохимия. 2001. № 2. С. 55-60.

49. Пахненко Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения: учебное пособие. М. : Бином. Лаборатория знаний, 2007.-311с.

50. Плеханова И.О., Кленова О.В., Кутукова Ю.Д. Влияние осадков сточных-'«вод. на содержание, и фракционный состав тяжелых металлов в супесчаных дерново-подзолистых почвах // Почвоведение. 2001. № 4. С. 496503.

51. Плеханова И.О., Кутукова Ю.Д. Методы подготовки осадков сточных вод и почв, удобренных осадками, к анализу при мониторинге содержания тяжелых металлов // Агрохимия. 2004. № 12. С. 59-64.

52. Почвоведение: учебник для ун-тов: в 2-х т. / ред. В.А. Ковда и Б.Г. Розанов? М:: Высшая школа, 1988. 433 с.

53. Радомская В.И., Моисеенко Н.И., Радомский С.М. и др. Влияние осадков сточных вод на поведение тяжелых металлов в системе почва-растение //Агрохимия. 2006. № 1. с. 77-84.

54. Рамазанов Р.Я., Хазиев Ф.Х., Ганиев Х.И. Влияние приемов обработки и удобрений на агрофизические свойства серой лесной почвы (Башкирия) // Почвоведение. 2001. № 3. С. 338-347.

55. Романов Е.М. Реакция сеянцев древесных растений на внесение в почву осадков сточных вод // Лесоведение. 1997. № 6. С. 22—29.

56. Русаков Н.В., Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А. и др. Эколого-гигиенические условия использования осадков сточных вод в земледелии // Гигиена и санитария. 1995. Т. 4. № 6. С. 10-18.

57. Садовникова Л.К., Касатиков М.В. Влияние осадков сточных вод и извести на подвижность соединений тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве^/ Агрохимия, 1995. № 6. С. 81-88.

58. Селивановская С.Ю., Киямова С.Н., Латыпова В.З. и др. Влияние осадков сточных вод, содержащих металлы, на микробные сообщества серой лесной почвы // Почвоведение. 2002. № 5. С. 588-594.

59. Селивановская С.Ю., Киямова С.Н., Латыпова В.З. Выбор критериев для экспериментального определения нагрузки многокомпонентных органических отходов на микробные сообщества почвы // Ученые записки КГУ. 2005. № 1. С. 5-13.

60. Селивановская С.Ю., Латыпова В.З., Артамонова Л.А. Микробиологические процессы в серой лесной почве, обработанной компостом из осадка сточных вод // Почвоведение. 2006. № 4. С. 495-501.

61. Степанов А. Л. Характеристика биологической активности микробного комплекса городских почв // Почвоведение. 2005. № 8. С. 978-983.

62. Сусьян Е.А., Ананьева Н.Д., Трошин А.В. и др. Влияние многолетнего применения разных форм азотных удобрений на уровень дыхания микробного сообщества и углеродно-азотный1 режим серой лесной почвы // Агрохимия. № 6. 2008. С. 5-12.

63. Сусьян Е.А., Рыбянец Д.С., Ананьева Н.Д.Профильное изменение микробной активности в серой лесной почве и черноземе // Почвоведение. 2006. № 8. С. 956-964.

64. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. М. : Стройиздат, 1-988'/-265 с:1.

65. Фрунзе Н.И. Интенсивность выделения диоксида углерода из чернозема карбонатного при внесении удобрений // Агрохимия. 2007. № 2. С. 43-48.

66. Хабиров И.К., Хазиев Ф.Х., Багаутдинов Ф.Я. и др. Влияние органических удобрений на плодородие серых лесных почв Башкирии // Почвоведение. 1995. № 4. С. 465-471.

67. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М. : Наука, 2005.190 с.82.-о Хазиев Ф.Х., Гулько А.Е. Ферментативная активность почв агроценозов и перспективы ее изучения // Почвоведение. 1991. № 8. С. 88-103.

68. A Guide to the Biosolids Risk Assesments for the EPA Part 503 Rule. EPA832-B-93-005. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Wastewater Management, Washington, DC.-1995.-145p.

69. Alvarenga P., Goncalves A.P., Fernandes R.M. et al. Organic residues as immobilizing agents in aided phytostabilization: (I) Effects on soil chemical characteristics // Chemosphere. Vol. 74. Is. 10. 2009. P. 1292-1300.

70. An Y-J., Kim M. Effect of antimony on the microbial growth and the activities of soil enzymes // Chemosphere. 2009. Vol. 74. P. 654-659.

71. Anderson Т.Н., Domsch K.H. Application of eco-phytsiological quotient .(qC02 or qD) on microbial bioamasses from soil of different cropping histories // Soil Biology and Biochemistry. 1990. Vol. 22. Is.2. P. 393-395.

72. Andreoni V., Cavalca L., Nocerino G. et al.Bacterial communities and enzyme activities of PAHs polluted soils // Chemosphere. 2004. Vol. 57. P .401-412.

73. Antolin M.C., Pascual I., Garcia C., et al. Growth, yield and solute content of barley in soils treated with sewage sludge under semiarid Mediterranean conditions // Field Crops Research. Vol. 94, Is. 2-3. 2005. P. 224-237.

74. Baath E., Diaz-Ravina M., Frostegard A. et al. Effect of metal-rich sludge amendments on the soil microbial communities // Applied and Environmental Microbiology. 1998a. Vol. 64. Is. 1. P. 238-245.

75. Bastida F., Perez-de-Mora A., Babic K. et al. Role of amendments on N cycling in Mediterranean abandoned semiarid soils // Applied Soil Ecology. 2009. Vol. 41. Is. 2 P. 195-205.

76. Bertoncini E.I., D'Orazio V., Senesi N. et al. Effects of sewage sludge amendment on the properties of two Brazilian oxisols and their humic acids // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 4972-4979.

77. Bioassays for Soils / ed. by G. Kreysa, J. Wiesner. Frankfurt an Main: DECHEMA, 1995.-45 p.

78. Biosolids composting / Prep, by Task Force on Biosolids Composting. Alexandria: Water Environment Federation, 1995. -187 p.

79. Biostatistical Methods, Methods in molecular biology / ed. by S.W. Looney. Lousvill: University of Louisville School of Medicine, 2002. Vol. 184.-215 p.

80. Brendecke J. W., Alexson R.D., Pepper I. L. Soil microbial activity as an indicator of soil fertility: long-term effects of municipal sewage sludge on an arid soil // Soil Biology and Biochemistry. 1993. Vol. 25. Is.6. P. 751-758.

81. Brendecke J.W., Alexon R.D., Pepper I.L. Soil microbial activity as an indicator of soil fertility: long-term effects of municipal sewage sludge on an arid soil // Soil Biology and Biochemistry. 1993. Vol. 26. P.751-758.чиnil'ii'i. .1 ';■ -: ■ • -t.

82. Brookes P.C. The use of microbial parameters in monitoring soil pollution by heavy metals // Biol. Fertil. Soils. 1995. Vol. 19. P. 269-279.

83. Busbya R.R., Torbert H.A., Gebhart D.L. Carbon and nitrogen mineralization of non-composted and composted municipal solid waste in sandy soils // Soil Biology and Biochemistry. 2007. Vol. 39. P. 1277-1283.

84. Calbrix R., Barray S., Chabrerie O. et al. Impact of organic amendments on the dynamics of soil microbial biomass and bacterial communities in cultivated land // Applied Soil Ecology. 2007. Vol. 35. P. 511-522.

85. Caravaca F., Garcia C., Hernandez M.T. et al. Aggregate stability changes after organic amendment and mycorrhizal inoculation in the afforestation of a semiarid site with Pinus halepensis // Applied Soil Ecology. 2002. Vol. 19. P. 199208. " '

86. Chander K., Dyckmans J., Joergensen R. et al. Different sources of heavy metals and their long-term effects on microbial properties // Biology. Fertility Soils. 2001. Vol. 34. P. 241-247.

87. Chodak M., Pietrzykowski M., Niklinska M. Development of microbial properties in a chronosequence of sandy mine soils // Applied soil ecology. 2009. Vol. 41. P. 259-268.

88. Clark K., Chantigny M.H., Angers D.A. et al. Nitrogen transformations in cold and frozen agricultural soils following organic amendments // Soil Biology and Biochemistry. 2009. Vol. 41, Is.2. P. 348-356.

89. Clarke В., Porter N., Symons R. et al. Dioxin-like compounds in Australian sewage sludge Review and national // Chemosphere. 2008. Vol. 72. P. 1215-1228.

90. Cogliastro A., Domon G., Daigle S. et al. Effects of wastewater sludge and woodchip combinations on soil properties and growth of planted hardwood trees and willows on a restored site // Ecological Engineering. 2001. Vol.16. Is4. P. 471485.

91. Cornu S., Neal C., Ambrosu P. et al. The environmental impact of heavy metals from sewage sludge in ferralsols (Sao Paulo, Brazil) // The Science of the Total Environment. 2001. Vol. 271. Is.1-4. P. 27-48.

92. Crecchio 'G:, Curci M., Pizzigallo M.D.R. et al. Effects of municipal solid waste compost amendments on soil enzyme activities and bacterial genetic diversity // Soil Biology and Biochemistry. 2004. Vol. 36. Is. 10. P. 1595-1605.

93. Dar G.H. Impact of lead and sewage sludge on soil microbial biomass and carbon and nitrogen mineralization // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1997. Vol. 58. P. 234-240.

94. Dar G.H., Mishra M.M. Influence of the cadmium on carbon and nitrogen mineralization in sewage sludge amended soils // Environmental Pollution. 1994. V84. P.285-290.

95. Davison A.C.,Hinkley D.V. Bootstrap Methods and Their Application. Cambridge: Cambridge University Press, 1997. 592 p.

96. Delibacak S., Okur В., Ongun A.R. Influence of treated sewage sludge applications on temporal variations of plant nutrients and heavy metals in a Typic Xerofluvent soil // Nutr. Cycl Agroecosyst. 2009. Vol. 83. P. 249-257.

97. TDomene X., Alcaniz J.M., Andres P. Comparison of solid-phase and evaluate assays to gauge the ecotoxicological risk of organic wastes on soil organisms // Environmental Pollution. 2008. Vol. 151. P. 549-558

98. Domene X., Ramirez W., Mattana S. et al. Ecological risk assessment of organic-waste amendments using the species sensitivity distribution from a soil organisms test batteiy //Environmental Pollution. Vol. 155. Is. 2. 2008. P. 227-236.

99. Efron В., Tibshirani R. An introduction to the bootstrap // Includesbibliographical references. 1993. -227p.

100. Egiarte G., Pinto M., Ruiz-Romera E. et al. Monitoring heavy metal concentrations in leachates from a forest soil subjected to repeated applications of sewage sludge //Environmental Pollution. 2008. Vol. 156. Is.3. P. 840-848.

101. Enwall K., Nyberga K., Bertilsson S. et al. Long-term impact of fertilization on activity and composition of bacterial communities and metabolic guilds in agricultural soil // Soil Biology and Biochemistry. 2007. Vol. 39. P. 106115.

102. Epstein E. -The science of composting. Lancaster; Basel: Technomic publ.comp., 1997. 487 p.

103. Fernandez J.M., Plaza C., Garcia-Gil J.C. et al. Biochemical properties and barley yield in a semiarid Mediterranean soil amended with two kinds of sewage sludgei//Applied Soil Ecology. 2009. Vol.42. Is.l. P. 8-24.

104. Filip Z. International approach to assessing soil quality by ecologically-related biological parameters // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2002. Vol. 88. P. 169-174.

105. Fliebach A., Martens R., Reber H.H. Soil microbial biomass and activity in soil treated with heavy metal contamination sewage sludge // Soil Biology and Biochemistry. 1994. Vol. 26. P.1201-1205.

106. Fliessbach A., Martens R., Reber H.H. Soil microbial biomass and microbial activity in soils treated with heavy metal contaminated sewage sludge // Soil Biology and Biochemistry. 1994. Vol. 26. Is.9. P. 1201-1205.

107. Fritze H., Smolander A., Lavula T. et al. Wood-ash fertilization and fire treatments in a Scots pine forest stand: effects on the organic layer, microbial biomass and microbial activity // Biol. Fertil. Soil. 1994. -Vol. 17. Is.l. P. 57-63.

108. Garcia C., Hernandes T. Effect of bromacil and sewage sludge addition on soil enzymatic activity // Soil Sci. Plant Nutr. 1996. Vol. 42. Is.l. P. 191-195.

109. Garcia-Gil J.C., Plaza C., Soler-Rovira P. et al. Long-term effects of municipal solid waste compost application on soil enzyme activities and microbial biomass // Soil Biology and Biochemistry. 2000. Vol. 32. Is. 13. P. 1907-1913.

110. Garcia-Gil J.C., Plaza C., Senesi T. Effects of sewage sludge amendment on humic acids and microbiological properties of a semiarid Mediterranean soil //Biol. Fert. Soils. 2004. Vol. 39. Is.5. P. 320-328.

111. Hafidi M., Amir S., Jouraiphy A. et al. Fate of polycyclic aromatic hydrocarbons during composting of activated sewage sludge with green waste // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 8819-8823.

112. Hamdi H., Benzarti S., Manusadzianas L. et al. Solid-phase bioassays and soil microbial activities to evaluate РАН-spiked soil ecotoxicity after a long-term bioremediation process simulating landfarming // Chemosphere. 2007. Vol. 70. P. 135—143. •

113. Harris-Hellal J., Vallaeys Т., Garnier-Zarli E. et al. Effects of mercury on soil microbial communities in tropical soils of French Guyana // Applied soil ecology. 2009. Vol. 41. P. 59-68.

114. Hastie Т., Tibshirani R. Generalized additive models. London; New York: Chapman and Hall, 1990. -352 p.

115. He X.T., Logan T.J., Traina S.J. Physical and chemical characteristics of selected US municipal solid-waste composts // J. Environ Qual. 1995. Vol. 24. P. 543-552.

116. Hernandes-Apaolaza L., Gasco J.M., Guerrero F. Initial organic matter transformation of soil amended with composted sewage sludge // Biol. Fertil. Soils. 2000. Vol. 32. P.421-426.

117. Hue N.V. Sewage Sludge // Soil Amendments and Environmental Quality.Lewis Publ., Boca Raton, 1995. P. 199-247.

118. Insam H., Hutchinson T.C., Reber H.H. Effect of heavy metal stress on the metabolic quotient of soil microflora // Soil Biology and Biochemistry. 1996. Vol. 28, Is.4—5. P. 691-694.

119. ISO 14240-2. Soil quality Determination of soil microbial biomass. Part 2: Fumigation-extraction method. International standard, 1997. 12 p.

120. Jakimova M.V., Selivanovskaya S.Yu., Hung Y.T. et al. Composting of municipal solid waste // OCEESA Journal. 2000. Vol. 17. P. 52-56.

121. Jiang X.J., Luo Y.M., Liu S.L. et al. Changes in soil microbial biomass and Zn extractability over time following Zn addition to a paddy soil // Chemosphere. 2003. V.50. P.855-861.

122. Johansson M., Stenberg В., Torstensson L. Microbial and chemical changes in two arable soils after long-term sludge amendments // Biol. Fertil. Soils. 1999. Vol. 30. Is.3. P. 160-167.

123. Karami M., Afyuni M., Rezainejad Y. et al. Heavy metal uptake by wheat from a sewage sludge-amended calcareous soil // Nutr Cycl Agroecosyst. 2009. Vol. 83. P. 51-61.

124. Kastner M., Mahro B. Microbial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils affected by the organic matrix of compost // Applied Microbiology and Biotechnology. 1996. Vol. 44. P. 668-675.

125. Kelly J.J., Haggblom M., Robert L.T.I. Effects of the land application of sewage sludge on soil heavy metal concentrations and soil microbial communities // Soil Biology!and Biochemistry. 1999. Vol. 31. P. 1467-1470.

126. Khan M., Scullion J. Effect of soil on microbial responses to metal contamination // Environmental Pollution. 2000. Vol. 110. P. 115-125.

127. Kowaljow E., Mazzarino MJ. Soil restoration in semiarid Patagonia: Chemical and biological response to different compost quality // Soil Biology and Biochemistry. 2007. Vol. 39, Is. 7. P. 1580-1588

128. Labud V., Garcia C., Hernandez T. Effect of hydrocarbon pollution on the microbial properties of a sandy and a clay soil // Chemosphere. 2007. Vol. 6. P. 1*863—1871'. ' ' '

129. Lai K.M., Ye D.Y., Wong W.C. Enzyme activities in sandy soil amended with sewage sludge and coal ash // Water, Air and Soil Pollution. 1999. Vol. 113. P. 261-272.

130. Lambert D.H., Weidensaul T.C., Borger D.C. et al. Use of sewage sludge for forest-tree seedling production // EPA/600/S2-85/095 Sept. 1985.-5p.

131. Larcheveque M., Montes N., Baldy V. et al. Can compost improve Quercus pubescens Willd establishment in a Mediterranean post-fire shrubland // Bioresource Technology.- 2008. Vol. 99. P. 3754-3764.

132. Larcheveque M., Montes N., Baldy V. et al. Can compost improve Quercus pubescens Willd establishment in a Mediterranean post-fire scrubland // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 3754-3764.

133. Leita L., Nobili M., Muchbachova G. Bioavailability and effect of heavy metals on soil microbial biomass survival during laboratory incubation // Biol. Fertil. Soil. 1995. VoU9. Is.2-3. P. 103-108.

134. Leschberg R. Sludge characterization and standardization methods: development, status, trends // Wat.Sci.Tecn. 1994. Vol.30. Is.8. P. 81-86.

135. Li S., Zhang K., Zhou S. et al. Use of dewatered municipal sludge on Canna growth in pot experimentswith a barren clay soil // Waste Management. 2009a. Vol. 29. Is. 6. P. 1870-1876.

136. T80:~ Li Y.T., Rouland C., Benedetti M. et al. Microbial biomass, enzyme andmineralization activity in relation to soil organic C, N and P turnover influenced by acid metal stress // Soil Biology and Biochemistry. 2009b. Vol. 41. Is. 5. P. 969-977.

137. Liang F., Song L., Nang T. Microbial production C02 in red soil in Stone Forest National Park // J. Geogr. Sci. 2003. Vol. 13. Is.2. P. 250-256.

138. Lu L.A., Kumar M., Tsai J.C. et al. High-rate composting of barley dregs with sewage sludge in a pilot scale bioreactor // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 2210-2217.

139. Macdonald C.A., Singh B.K., Peck J.A. et al. Long-term exposure to Zn-spiked sewage sludge alters soil community structure // Soil Biology and Biochemistry. 2007. Vol. 39. P. 2576-2586.

140. Madejon E., Burgos P., Lopez R. et al. Soil enzymatic response to addition of heavy metals with organic residues // Boil. Fertil. Soil. 2001. Vol.34. P. 144-150.

141. Makiranta P., Laiho R., Fritze H. et al. Indirect regulation of heterotrophic peat soil respiration by water level via microbial community structure and temperature sensitivity // Soil Biology and Biochemistry. 2009. Vol. 41. Is. 4. P. 695-703.

142. Malchair S., Carnol M. Microbial biomass and С and N transformations in forest floors under European beech, sessile oak, Norway spruce and Douglas-fir at four temperate forest sites // Soil Biology and Biochemistry. 2009. Vol. 41. P. 831839

143. McDonald A.J., Riha S.J., Duxbury J.M. et al. Water balance and rice growth responses to direct seeding, deep tillage, and landscape placement: Findings from a .valley terrace in Nepal Field // Crops Research 2007. Vol. 95. P. 367-382.

144. McGrath S.P. Effects of heavy metals from sewage sludge on soil microbes in agricultural ecosystems // Toxic Metals in Soil-Plant Systems. -NY.: John Wiley and. Sons Ltd, 1994 P.247-274.

145. McGrath S.P., Effects of heavy metals from sewage sludge on soil microbes in agricultural ecosystems. AFRC Institute of Arable Crops Research, Experemental Station 1996. P 247-274.

146. McGrath S.P., Chaudri A.M., Giller K.E. Long-term effects of metals in sewage sludge on soils, microorganisms and plants // J. Ind. Microb. 1995. Vol. 14. P. 94-104.

147. Methods in Soil Biology / ed by F. Schinner et al. Springer-Verlag; Berlin; Heildelberg, 1995. 230p.

148. Miaomiao H., Wenhong L., Xinqiang L. et al. Effect of composting process on phytotoxicity and speciation of copper, zinc and lead in sewage sludge and swine manure // Waste Management. 2009. Vol. 29. Is. 2. P. 590-597.

149. Moett B.F., Nicholson F.A., Uwakwe N. et al. Zinc contamination decreases the bacterial diversity of agricultural soil // FEMS Microbiology Ecology. 2003. Vol. 43. P. 13-19.

150. Moreira R., Sousa J.P., Canhoto C. Biological testing of a digested sewage sludge and derived composts // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 8382-83891

151. Moreno J.L., Garcia C., Landi L. et al. The ecological dose value (ED50) for assessing Cd toxicity on ATP content and dehydrogenase and urease activities of soil // Soil Biology and Biochemistry. 2001. Vol. 33. P. 483-489.

152. Moreno J.L., Hernandez Т., Garcia C. Effects of cadmium-contaminated sewage^ sludge compost on dynamics of organic matter and microbial activity in an arid soil // Biol. Fertil. Soil. 1999. Vol. 28. P. 230-237.

153. Moreno J.L., Hernandez Т., Perez A. et al. Toxicity of cadmium to soil microbial activity: effect of sewage sludge addition to soil on the ecological dose // Applied-Soil Ecology. 2002. Vol. 2. P. 1149-1158.

154. Moreno J.L., Perez A., Aliaga A. et al. The ecological dose of nickel in semiarid soil amended with sewage sludge related to unamended soil // Water, Air and Soil Pollution. 2003. Vol. 143. P. 289-300.

155. Municipal sewage management: A reference text on processing, utilization and disposal / ed. by C. Lue-Hing. Lancaster; Basel: Technomic Publ. Co, 1998. -790p.1. M5!1

156. Munn К J., Evans J., Chalk P.M. Mineralization of soil and legium nitrogen in soil treated with contaminated sewage sludge // Soil Biology and Biochemistry. 2000. Vol. 32. P. 2031-2043.

157. Namkoong W., Hwang E., Park J. et al. Bioremediation of diesel-contaminated soil with composting // Environmental Pollution. 2002. Vol. 119. P. 23-31.

158. Natal-da-Luz Т., Tidona S., Jesus B. et al. The use of sewage sludge as soil amendment. The need for an ecotoxicological evaluation // J Soils Sediments. 2009. Vol. 9. P. 246-260.

159. Niemi R.M., Heiskanen I., Ahtiainen J.H. et al. Microbial toxicity and impacts on soil enzyme activities of pesticides used in potato cultivation // Applied Soil Ecology. 2009. Vol. 41. P. 293-304.

160. Oleszczuk P. The toxicity of composts from sewage sludges evaluated by the direct contact tests phytotoxkit and ostracodtoxkit // Waste Management.2008. Vol.28. Is.9. P. 1645-1653

161. Page A.L. Use of reclaimed water and sludge in food crop production — Washington, D.C.: National Academy Press, 1996. 177p.

162. Parkpian P., Leong S.T., Laortanakul P. et al. Influence of salinity and acidity on bioavailability of sludge-borne heavy metals. A case study of Bangkok municipal sludge // Water, Air, and Soil Pollution. 2002. Vol. 139. P. 43-60.

163. Pascual J.A., Ayuso M., Garcia C. et al. Characterization of urban wastes according to fertility and phytotoxicity parameters // Waste Management and- Research. 1997. Vol. 15. P. 103-112.

164. Pascual J.V., Rafecas M., Canela M.A. et al. Effect of increasing amounts of a linoleic-rich dietary fat on the fat composition of four pig breeds. Part I: Backfat fatty acid evolution // Food Chemistry. Vol. 96. Is. 4. 2006. P. 538-548.

165. Peles J.D., Brewer S.R., Barrett G.W. Metal uptake by agricultural plant species-Grown in sludge-amended soil following ecosystem restoration practices // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1996. Vol. 57. P. 917-923.

166. Perez-de Mora A., Ortega-Calvo J.J., Cabrera F. et al. Changes in enzyme activities and microbial biomass after- "in situ" remediation of heavy metal-contaminated soil // Applied Soil Ecology. 2005. Vol. 28. P. 125-137.

167. Perez-Sanz A., Alvarez A., Casero T. Fe enriched biosolids as fertilizers for orange and peach trees grown in field conditions // Plant and Soil. 2002. Vol. 241. P. 145-^153. •

168. Ponsa S., Ferrer I., Vazquez F. et al. Optimization of the hydrolytic-acidogenic. anaerobic digestion stage (55°C) of sewage sludge: Influence of pH and solid content // Water Research. 2008. Vol. 42. P. 3972-3980.

169. R: A language and environment for statistical computing. // R Development Core Team. 2000. URL: http://www. R-project.org, свободный.

170. Ramirez W.A., Domene X., Ortiz O. et al. Toxic effects of digested, composted and thermally-dried sewage sludge on three plants // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. P. 7168-7175.

171. Roca-Perez L., Martinez C., Marcilla P. et al. Composting rice straw with sewage sludge and compost effects on the soil-plant system // Chemosphere. 2009.-Vol. 75. Is. 6. P. 781-787.

172. Ros M., Pascual J.A., Garcia C. et al. Hydrolase activities, microbial biomass and bacterial community in a soil alter long-term amendment with different composts // Soil Biology and Biochemistry. 2006. Vol. 38. P. 3443-3452.

173. Rost U., Joergensen R.G., Chander K. Effects of Zn enriched sewage sludge on'-microbial activities and biomass in soil // Soil Biology and Biochemistry. 2001. Vol. 33. P. 633-638.

174. Sales A., Rodrigues de Souza F. Concretes and mortars recycled with water treatment sludge and construction and demolition rubble // Construction and Building Materials. 2009. Vol. 23. P. 2362-2370.

175. Sanchez M.E., Estrada I.B., Martinez O. et al. Influence of the application of sewage sludge on the degradation of pesticides in the soil // Chemosphere. 2004. Vol. 57. P. 673-679.

176. Sanchez-Monedero M.A., Mondini C., Noili M. et al. Land application ofibiosolids;.Soil response to different stabilization degree of the treated organic matter5// Waste Management. 2004. Vol. 24. P. 325-332.

177. Saring, S., Steinberger Y. Microbial biomass response to seasonal fluctuation in soil salinity under the canopy of desert halophytes // Soil Biology and Biochemistry. 1994. Vol. 26. Is. 10. P. 1405-1408.

178. Sastre-Conde I., Cabezas J.G., Guerrero A. et al. Evaluation of the soil biological activity in a remediation soil assay using organic amendments and vegetal cover // Science of The Total Environment. 2007. Vol. 378. Is. 1-2. P. 205-208.

179. Selivanovskaya S.Yu., Latypova V.Z. Effects of composted sewage sludge on microbial biomass, activity and. pine seedlings in nursery forest // Waste Management. 2006. Vol. 26. P. 1253-1258.

180. Selivanovskaya S.Yu., Latypova V.Z., Artamonova L.A. Use of sewage sludge : as the restoration agent on the degraded soil of Tatarstan// Journal of Environmental Science and Health. 2003. Vol. A38. Is. 8. P. 1559-1566.

181. Sena M.M., Frighetto R.T.S., Valarini PJ. et al. Discrimination of management effects on soil parameters by using principal component analysis: a multivariate analysis case study // Soil and Tillage Research. Vol. 67. 2002. P. 171181.

182. Tan L., Qu Y., Zhou J. et al. Dynamics of microbial community for X— 3B wastewater decolorization coping with high-salt and metal ions conditions // Bioresource Technology. 2009. Vol. 100. P. 3003-3009.

183. Tejada M., Gonzalez J.L., Hernandez M.T. et al. Application of different organic amendments in a gasoline contaminated soil: Effect on soil microbial properties // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99. Is. 8. P. 2872-2880.

184. Tejada M., Gonzalez J.L., Hernandez M.T. Use of organic amendment as a strategy for saline soil remediation:Influence on the physical, chemical and biological properties of soil // Soil Biology and Biochemistry. 2006. Vol. 38. P. 1413-1421.

185. Towers W., Paterson E., Coull M.C. Potential impact of draft proposals to revise the EC Directive controlling sewage sludge application to land // J. CIWEM. 2002. Vol. 16. P. 65-71.

186. Tsadilas C.D., Matsi Т., Barbayiannis N. et al. Influence of seawage sludge application on soil properties and on the distribution and availability of heavy metal fractions // Commun. Soil Sci. Anal. 1995. Vol. 26. Is. 15-16. P. 2603-2619.

187. USEPA Laboratory Mannual Physical Chemical Methods // Methods for Evaluating Solid Wastes. Office of Solid Wastes and Emergency Response. — Washington, DC. 1986 Vol. IB.

188. Veeresh H., Tripathy S., Chaudhuri D. et al. Changes in physical and chemical properties of three soil types in India as a result of amendment with fly ash and sewage sludge // Environmental Geology. 2003. Vol. 43. P. 513-520.

189. Vepsalainen M., Kuklconen S., Vastberg M. et al. Application of soil enzyme activity test kit in field experiment // Soil Biology and Biochemistry. Vol. 33. 2001. P. 1665-1672.

190. Winter J.P., Zhang Z., Tenuta M. et al. Measurement of microbial biomass by fumigation-extraction in soil biology // Soil Sci. Soc. Amer. J. 1994. Vol. 58. P. 1645-1651.

191. Witter E., Giller K.E., McGrath S.P. Long-term effects of metal contamination on soil microorganisms // Soil Biology and Biochemistry. 1994. Vol. 26. P.421-422.

192. Witter E., Giller K.E., McGrath S.P. Long-term effects of metal contamination on soil microorganisms // Soil Biology and Biochemistry. 1993. Vol. 26. Is. 3. P. 421-422.

193. Wong M.H. Ecological restoration of mine degraded soils, with emphasis on metal contaminated soils // Chemosphere. 2003. Vol. 50. P. 775-780.

194. Wood S.N. Mgcv: GAMs and Generalized Ridge Regression for R // R News. 2001. Vol. 1. Is. 2. P. 20-25.1. РЕСПУБЛИКА ТАТАРСТАН1. ТАТАРСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ

195. МИНИСТЕРСТВО ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

196. ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «УЧЕБНО-ОПЫТНЫЙ ПРИГОРОДНЫЙ ЛЕСХОЗ»

197. ТАТАРСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ УРМАН ХУЖАЛЫГЫ МИНИСТРЫЛЫГЫ

198. ДЭУЛЭТ БЮДЖЕТ ОЕШМАСЫ «УКЫТУ-ТЭЖРИБЭ ШЭЬЭР ЯНЫ УРМАН ХУЖДЛЫГЫ»420075, г. Казань, ул. Халезова, 17-а тел.: 234-07-01,234-08-52, факс 234-06-21исх. №1. СПРАВКА; использовании результатов диссертационной работы

199. Курицина Ивана Николаевичал.

Информация о работе

Курицин, Иван Николаевич
кандидата биологических наук
Казань, 2009
ВАК 03.00.16

Диссертация

Выявление эффективных схем обработки почв нетрадиционным удобрением на основе осадков сточных вод - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы