Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Факторы формирования фитотоксической активности микрофлоры черноземов засушливой и умеренно засушливой степи Алтайского края

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Факторы формирования фитотоксической активности микрофлоры черноземов засушливой и умеренно засушливой степи Алтайского края"

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГБ ОД

1 7 ОКТ 1996

На правах рукописи

АНАНЬЕВА Юлия Станиславовна

ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ ФИТОТОКСИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МИКРОФЛОРЫ ЧЕРНОЗЕМОВ ЗАСУШЛИВОЙ И УМЕРЕННО ЗАСУШЛИВОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

11.00.11 — охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов 06.01.03 — агропочвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Барнаул—1996

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета.

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Бурлакова Л. М. кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Морковкин Г. Г. Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Першина Л. А.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Хабаров С. Н. Ведущая организация: Западно-Сибирский филиал

ВНИПТИХИМ

Защита состоится «_ /А? » О/и^О/ьгк. _ 1996 года//У' на заседании диссертационного совета К-Сю4.45.03 в Алтайском государственном университете по адресу: 656099, г. Барнаул, ул. Димитрова, 66.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета.

Автореферат разослан «. Л. .» С* К(Щ,Суи1 1996

Ученый секретарь /Ъ ^

диссертационного совета КУЗИКОВ С. С.

года.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Агаттъность темы Плодородие почв и его рациональнее использование в сельсмохшяйстаенном производстве во многом определяются интенсивностью и направленностью микробиологических процессов (Мишустин, 1956; Берестенкий, Всвняковская и др., 1984; Войнова-Райковаи,щ>.,198б).

В настоящее время почвы испьпывают воздействие самых разнообразных антропогенных факторов (Ковда, 1987), связанных как с сельскохозяйственным, так и промышленным производством, при злом очень важно оценить налраалешюсть почвенных микробиологических процессоз, чтобы предупредил возможные неттпивные последствия.

В практике сельского хозяйства наблюдался токсикация почв, об-усло&ленная продуктами метаболизма потаенной шжрофлоры (Кра-сильников, 1958; Мирчинк; Бондаревскэя, 1968; Берестедаий, Вознжов-ская и др., 1984; Карамшук, 1989). Техногенное загрязнение почв тяжелыми металлами макет условия существования микроорганизмов (Бабьева,Левин идр, 1980;Скворшзаи др., 1980; Краснова, 1982; Смш; 1985; Клевенскал, 1985), увеличивает вероятность розшпга фшотоши-тюй микрофлоры (Левин, Гузевидр., 1989;Марфеншга, 1988,1991).

Однако для почв Алтайского края, в том числе и черноземов засушливой и умеренно засушливой степи, совершенно нет данных, касающихся вопросов микроботоксического резшма в системе агроценоза и напрашгнщхлн мшфобтвдогических процессов при загрязнении почв тяжелыми метаяяамаВг&шэсгь данной проблемы предопредели цель гасхоящей работы.

Целью работы является изучегаге факторов формирования фито-токсичесюой активности микрофлоры черноземов, установление влияния на ее проявление и бгалошчеекую ешшноегь почв степени их загрязнения тяжелыми металлами.

Задачи йссяедтанип. 1. Изучить факторы форм^зания фкплок-сической агсшвности мшфофлоры черноземов в агродешзе. 2. Определить влияние тяжелых иегсллоз на фтташжеичноеть почвенной микрофлоры, 3. Установшъ влияний уровня! загрязнения почв тяжелыми металлами на биологическою активность черноземов. 4. Наметить пуш устранения фитслоксичносга почвенной микрофлоры в системе агрсие-ноза

Научная ноетна. Впервые для черноземов Алтайского края осуществлен комплексный подход к анагаву влияния почвенных и антропогенных факторов на ф1потоксичнхлъ почвенной микрефлооы. Уста-

швлены связи между почвенными показателями и микробной токсичностью в агроценазе. Разработана инффмащювдо-логическая модап. потенциальной фтопжснческой активности микрофлоры по почвенным факторам. Определены предельные значения уровней загрязнения почв тяжелыми металлами, при которых происходит снижение биологической активности. .

Защищаемые положения 1. Проявлению максимальней фтотш-сичносш микрофлоры черноземов способствует низкий уровень плодородия и насыщение севооборота зерновыми культурами. 2 Захрязав-нис почв тяжелыми металлами снижает их биологическую аоивноегь и усиливает 4»попжснчность кявклрофных м1шрооргантмда.

Практическая значимость и реализация результатов исследования. Получена инффмашюшю-лошческая модель фгпотоксичшсай ак-швносш микрофюры, позволяющая выдашь ведущие тчвенные факторы и их параметры, обуславливающие фшотошгчдастъ микрофюры, и подойти к разработке приеме®, направленных на снижение микро-ботоксичшсш в системе агроценаза. Опреагяена степень устойчивости мшфо&кпы черноземов ш ошшшю кза!рязнениютяжшшме1^ лами. Матфшьишссфгацишного исследдааши жпотдававд в грв^ь давании курсов *1ТочвовеаениеГ, "Экология" в Алтайском пзсудфствсн-номщ>фшм и Алтайском ioaron^

Апррбшщя работы Результаты ишвдшанийбьшндошжены на Юбилейной конференции к 50-летию АГАУ (1993); на конференции АГАУ да экологическим проблемам сстахкогохозяйствэ (1995).

Пубтитти. ГЬтшедассерг1ашшоп>'бл11коваш4ргйош.

Объеммботы Дисс^пэдшсоаошгшвведения,4пш/вывощ^ списка литературы. Содержание рабаш излажено на 136 страницах машинописного текста, включая 24 таблицы, 7 рисунков, 2 приложения. Список лтерагурыислючает211 наименований, изних23наинос1ран-ныхязыках. • _ • '

L МИКРООРГАНИЗМЫ II Флтотокашоз почв

(Литературный обзор)

По экалогтнвографнческим факторам черноземы являются весьма блгшпршшй' средой для развили микроорганизмов (Мишуспш, Мхфзскдава, f953; Рыбалкина 1957; Мишусшн, 1975). В ряде работ (Мишусшн 1972,1975; Павленко, 1982; Nebcon, Hedflc, 1976) показано, что обработка почвы - мощный экологический фактор, существенно меняющий ход и направленность микробиологических процессов. Eras-

ние освоения да микрофлору отдельных подтипов зональных черноземов Западной Сибири рассмагривгется многими иссадрвагелши (Сидоренко, 1957; Напгеяозз, 1961; Юквенская, 1961, 1968, 1970; Гауэрт, 1973,1979; Косшюза, 1979; Шалалпюза, 1984; Рудаш, 1990). Однако, очень шло научной литературы поспяшего вопросам фиготоксичносш почвенной микрофлорь^ * в частности черноземов Алтайскою края. ЕИМиодши (1956), НАКрасдадажоз (1958), ОАБересгеший (1978, 1986) сямэтяог, что микробный токсикоз' - это один го факторов, влия-ющй на количество и качество получаемого урожая.

СЬдгдьштш аагсрами (Бабада и др., 1980; Скворшза и др., 1980; Евдокимова и др., 1984; ОцхЬшу, 1985; Юквенская, 1985;.Левин, Гузез и др., 1989) ущдаалено, что загрязнение тяжелыми металлами может выступал в роли зшгохакалшнесксго ф&сгора,спрэделяюшега направление и харшсгер раззгп® почве.'a jbk ценоеоа Основные исгочншзд по-ступлешптаадшхмегашюз в шаряданные почвы: карьеры я шахпд при добыче погашеталлтеских руд; металлургические предприятия; здектростшщш, аюшщят® уголь; азготранстюрг, химические средства зщшпы «яьсшхойяйственных культур от болезней и вредителей (Tyier, 1974; Брукс, 1982; Багдад 1933; Шилова и др; Ильин, 1991). Зона черкшемсз зпсуштазюй и умерзшо засушливой степи Алтайского края является ретюком с прссбяздэсида* разв:ш?ем отрасти сельского хо-зггйлва. Мгоз поля и огорода раааджгны рядом с автострапами, пртгьшдгяшш! ofeerrfô.ai, чтов свою очередь увеличивает вероятность логсшьггош зотрязшзи тачатадатылш метадла\ш.

Z ОЗЬЕКТЬ! И МЕТОДЫ ИССЯЗДОВАШШ (УСЛШШЯ П01КеОЕРЛЗОЗЛШМ И ПОЧЕШНЙ ПОКРОВ ■ Е?ХЯЕ&УЕ&:сЗ ЗОНЫ, МЕТОДЫ КССЛЕДОашИЙ)

йсследавания проведены в засушливой и умеренно засуашшо« степи Алтайскою края, почвенный покров шторой в оснозном. представлен разданными годшпаш черноземов.

При изучении штат различных псчсенных и антропогенных фаюороз на шкрофлсру, es фшсгоксическую и биологическую ак--пшность. были использованы результаты полевых, шжроголЬвьк и модальных исслеловагагй.

В анализ были включены почвы шлей ТОО "Победа", ТОО "uns. Гринько" колхоза "Красный пахарь" Шшуновского района, расположенного в пределах подзоны черноземов умеренно засушливой и ко

лочной степей. В каждом колхозе в объекты исследования были вовлечены почвы полей зфнопшхювекловичиых (1) и эернопаровых (2) севооборотов. Схемы севооборотов включают паля: 1.1. пар; 12. сахарная свекла; 13. пшеница; 2.1. пар; 2.2. пшеница; 23. пшеница; 2.4. овес (ячмень). Для характеристики почвенного покрова изучаемых полей севооборота было заложено 155 разрезов, из которых отобрано 310 образцов для лабораторных анализов. Преобладающими почвами исследуемых участков являются черноземы обыкновенные и выщелоченные, преимущественно, среднемощные слабогумуафованные и малогу-мусные.

Для определения степени .влияния содержания химических элементов в почвах с высокой ашропогенной нагрузкой на фтотокси-ческую активность почвенной микрофлоры было обследовано 32 .тгч-ных подворья сел Зеленая Дубрава и Подавшшшо Рубцовского района. который территориально оглюсшся к подзоне южных черноземов засушливой степи.

С. шлью изучения воздействия загрязнений тяжелыми металлами на почвенн>ю шжрофлору и ее активность был поставлен ряд модельных опытов. Варианты опъггоз были предсгавлены различными уровнями ПДК. (по Юоске), иигрого используемыми в международной сани-тарно-гпгиеш веской прзкпое (Ильин, 1991; Мингев, 1990). В исследованиях были изучены прамушесгвешэ три элемента: И), Си, Сё, как ши ¡бсшее пр! ¡ор! петые загрязш пела

Вегетащюнно-полевоЙ опыт заложен в 1994 в условиях умеренно засушливой шлочной слепи Алтайского щт б учебном хозяйстег "Пригородное" при всвдзывзни пшеницы. Почвы опьпиого участка -черноземы выщелоченные срзднгмощные шшгумуаше среднесу-гтшисгые (Бурлакова, Раесышюз, Тагаринцев. 1984). Исходное валовое сод гржашк тяжелых металлов в почвах опытного учалка составляю: РЬ -от 16,5 до 18,8мг/кг, Ыг-от53до56мгУкг, Си-от23я>27 шкг, Со - от 113 до 133 мгУкт, От - от 122 до 137 мйсг, Бе - от 27300 до 32300 мг/кг.

Дозы внесения металлов по вариантам опыта гршгягны б тгйа I.

Таблица 1

Девы вносимых загрязнителей го вариантам гзгггощношю-па1-> вого опыта. мг/)сг__

ПДК* № От Си N1 2п са

1 100 100 1(Ю 100 300 3

5 500 500 500 500 1500 15

10 1000 1000 1000 1000 3000 30

» ПДК ш Юоске (Епск, 1982)

Размещение вариантов в опыте систематическое. Площадь одной делянки - 0,25 кв. м. Металлы вносили в виде их растворимых солей (путем повеохгостного полива): Р^СНзСООЬхЗЬЩ Сг(СНзСОО)з , CuS04 х5НА Ni(NCb)2x6HA Zn(CH3 СООЬ х2Нг О, CdfNOOz х4Н£>. Опыт выполнен в четырехкратной позторности. Контролем служили делянки без Енесеши солей металлов. Огбор проб проводили в три срока: s фазу кущения, выхода з трубку и период восковой спелости пшешшы. В образцах определяли фшотоксическую акпшность микрофлоры, численность зимогенкой Micqxxbncpbi, целл1алозалишческую активность. Объединенные данные по трем срокам были обработаны шн формащюшо-лоптчеоаш методам аналюа

В лабораторных молельных опытах изучали воздействие тяжелых металлов (Fb, Си, €d) ад биологическую активность обыкновенных черноземов. Почва была отобрана из пахотного слоя поля пшешшы, возделываемой по пшенице зернопарозого севооборота ТОО "им. Гринько".

Варглнш опытов следующие: • РЬ (100 мг/кг, 300 мг/'кг, 500 мг/кг,1000 мг/кг); Си (100 мг/кг, 300 мг/кг, 500 мг/кг, 1000 мг/кг); Cd (3 мгЛа~, 9 мг/кг, 15 мг/кг, 30 мг/кг). Позтсрксстъ опытов пятикратная.

Опрелелеше показателей свойстз почв в лабораторных условиях проводили обшеприотыми методами (Агрохюа^есхие методы1975; Арш (-ушила, 1970; Ваэошдаа, Корчагина, 1973; Александрова, Найденова, 1986).

Валовое содержание тяжелых металлоз а гочЕе было определено на агомю-Есссрбщюняом шектрофотометре AAS-3 методом пламенной

EOCOpCJiOl

Для определения фитогокеичности почв полевых исследований со-■ стазлялся смешанный образец из трех индивидуальных. Испытуемую просушенную почву в шлератьных условиях с помощью пинцета освобождали от крупных корневых осшг.оов, тшдкяью перемешивали. Навески каждого образна в количестве 60 г помещали в чашки Пстри и готовили почвенные пластинки согласно* методике (Методы изучения..., 1966).

Потенциальную фиютоксическую активность кога ¡атрофией мш-рофлоры оценивали методом определения микробного токсикоза почв (Методы почвенной..,, 1991). По литературным данным (Методы почвенной..., 1991; Бересгеакий, 1978) для биосинтеза фиготокекчньгс веществ miжреоргансмачзi необходим источник углерода в виде глюкозы или растительных остатков. Обогащение тчвы глюкозой шшлвгрул-развитее копиогрофной микрофлоры, растущей при высокой кониенгра-ш ш знергересурса (Poindexrer, 1981), активно участвующей в оазлакении

s

свежих растительных остатков и корневых вьщглений (Мишусищ, 1956; Краеияыщхов, 1958; Кажевин,1989), при этом выявляются мшфоорга-низмы, продуцирующие фтотоксины.

Дня каждого варианта готовили три почвенных пластинки с внесением глюкозы в концентрации 0,5% и без нее. Чашки Петри в течение недели находились во влажной камере при t=25° С. Через неделю инкубирования на поверхность почвеш&кттастинок раскладывали по 30 шг. семян салата-лягзта.Тошжоз определяли ш степени угнетения росткоз и. корней биогсста относительно контрольного вфшлга

Численность микроорганизмов учитывали методами, принятыми отделом почвенных микроорганизмов Инсппуга микробиологии АН СССР (Почвенная микробиология, 1979), и рассчитывали на 1 г воздушно-сухой почвы

Для определена биологической активности использовали модифицированный метод целлюлозных стандартов (Сзги, 1979) и экспресс-метод, предгажештый ТВАристовской и НВ.Чутуновой (1989).

Материалы исследований были обработаны сгашстически с использованием дисперсионного (Доспехов,1979), информационно-логического (Пузаченко, Мошкин, 1969) методов анализа на персональном компьютере типа IBM PC/AT.

3. ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМОВ НА ПРОЯВЛЕНИЕ Ф11ТОТОК01ЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МИКРОФЛОРЫ В АГРОЦОЮЗЕ

Оценка влияния почвенных факторов на проявление фигогок-сической шствюсш копиотрофных микроорганизмов была проведена с помощью шформащюнш-лошческш) анализа (П>заченко и др,. 1970), основанного на теории информации.

В аналж были вовлечены шрохимшеож характеристики почв изучаемых полей севооборотов ТОО "Победа", ТОО "им. Гринько" колхоза "Красный пахарь": мощность гумусового горизонта (MX см ; содержание гумуса (Г), %; рН почвенного раствора (рНв); содержание об-маиюю калия по Чьрлхшу (К^Хч)), мг/1(Х)г; содеплгше подвижного фосфора по Чирикозу (РгО^ч)), мг/1СЮг; содеркаше легсшодишюго фосфора по Франщсону (Р203(фр)), мхЛООг.; соддхкание а\шонийноп> ¡mm (N/NHt), мг/кг, содержание шпрагвдго азота (N/NOb), мгЛсг; со-дерлсание валового фосфора (Р),%; содериалие валового азота (N),%; содержание суммы фракций механических элементов менее 0,01 мм (СФ),%.

Образцы почв были кты на анализ весной 1993 шла перед посевом возделываемых культур. В лабораторных условиях в изучаемых почвах инищдаровали рззвгаге когеютрофных тгкросргангомов. Фиютоксиче-ская акпшюстъ микроорганизмов определялась по степени угнетения роста шестидневных ростав салата-латука по отношению к контролю на нетоксичной почве и выражалась в % ингсйфовашш (Ф;%). В расчеты были включшы сопряженные данные между почвенными факторами и фгтлошг'яязстью компоспгровашюЯ почвы с внесением глюкозы, сгруппированные по рангам. При этом с развшием копиогрофной микрофлоры фтшоксичность почв бьш разбита на 4 ранга: I) менее 15% -токсичность че проявляется; 2) 15 - 40% - средняя токсичность; 3) 40 -60% - сильная токсичность; 4) более 60% -очень высокая токсичность.

Характер влияния свойств исследуемых почв на фиготоксическую акпшность кспиотрофной микрофлоры показан на рисунке 1.

Полученные данцые позволяет вьжть следующие закономерности связи фиготоксической акйаносш микрофлоры с изучаемыми почвенными факторами. С увеличением мощности гумусового горизонта фтогоксикоз снижается. Почвы наиболее токсичны при мощности гумусового горизонта мекез 30 с?х При мощности гумусового горгоапа 60 см фтпотсксичеаая акпшноегь микрофлоры не проявляется. При увеличении гадеркаяп гумуса в почте шкеробный токсикоз сшокаегся. Более вероятное проявление ф) гготслСнчеаща шоизиосш микрофлоры при со-дер-езяш гумуса м«кг 3%. -Можно стмепггь, что проявлению фшт> токсической акпцшосга шжрофяоры изучаемых черназгмоз будут способствовать сшижниз содгржипи гумуса и уменьшение мощности гумусового торгеонга.

Зависимость влияния содержат пн сатспого фосфора на формирование ф!потош1чеасой шивносш ми<рофлоры имеет паргбалшеский характер. Очень сильный гокош проявияггея при низком содержании валовою фосфора менее 0Д%. С увеличением его содержания до 025 -0,30% ф!ПОГОШ}чность не проявляется. На следующем щпервате вероятность токсикоза возрастает.

Увеличение когакнтрацщт подвижной формы фосфора (по Чи-ршеозу) влияет на проявление фзпотокстеской шоивности следующим образом. На ¡более вероятен тогсси-ксз при содержании менее

30 мг/100г. Тсксич1Юсть не проявляется при содержании гадшегаюй формы фосфора (по Чнрикову)более 40мг/100г.

Зависимость фшатоксическон акпшносш микрофлоры ог содержания легкшодвижной формы фосфора (по Францесону) имеет криволинейный характер. При этом наиболее вероятен фиютшсг!газ при концентрациях РгО?^) менее 1 мг/100г. При содержании РгОу^ в диапа-

т—i——Η'i " -, т* ■ '"i ;.....т" i......i i—i—"т^тт—T^-—=—i-*-.——

20 3Ö40 5 10 Jä20 ' 1ÛJ52Û30 ' Û®025ft3Û 20 35 4Q

Pkcí Етаавке почйенщгх факторов на фдтотоксическур активность кнкрофлоры (по специфпчнш! состояниям:)

зона 1-2 мг/100г фшопооксикоз не наблюдается. Но при д альнейшем увеличении шщетрашш лепюподвижной формы фосфора токсикоз достигает среднего уровня. .

При содержании обменного калия менее 20 мг/100г наблюдается очень сильный токсикоз. В дзшпазоне 20 - 40 мгЛООг вероятность токсикоза сшмается. Но при концентрацди К20(Ч) более 40 мгЛООг токсичность проявляется в среднем диапазоне.

Зависимость фигогош¡ческой акпшносш микрск{щоры от содер-жанш валового азота имеет кр1шалинейный характер. При концентрации валового азота в интервале 0,20 - 0,25 % токсичность не проявляется. Но как и пр I увеличении, так и при уменьшении данного содержании валового азота вероятность токсикоза увеличивается. При содержании менее 0,20% проявляется наибольший фигогошкоа При возраста пш содержат я а\шсниГ;ного азота токсичность уменьшается.

Зависимость фтхяоксичности при действии мшсробньк мегаболи-тов от содержи и ш гепрашого азота имеет криволинейный характер. Наиболее вероятен токсикоз при содержании N/N03 менее 5 мг/кг . При более высокж концентрациях шпрашого азота в изучаемом диапазоне фактора очень сильный токсикоз не проявляется.

Фитсггоксическая активность мшфофлоры криволинейно зависит от содержании суммы-фрзвдий менее 0,01 мм. 3(шительга{ый токсикоз проявляется при сошржанш пшяшстоп фракщш менее 30%. В диапазоне изучаемого фактора 30-40% сильный токсикоз не выражен. Четкой закономерности специфичных состояшш ф:пхлоксическон акшз-ности мшфсфгюры сггрН почвенного раствора не наблюдается. Очевидно, зги связно с недостаточно широким диапазоном варьирования данного фаеторз в изучаемыхпочвах фНз 6,24 -7,85).

Следует замепяь, что все завнснмосш фигогошмносш от содержания питательных веществ в почвах имеют криволинейный характер. При этом, очень сильная фотогоксическая активность проявляется при их низком содержании в почвах.

Полученные шзфсрмадаонно-лопиеским анализом зависимости позволяй нам выявить пределы состояния факторов максимального и минимального проявления фтогоксической акпшносш копнотрофной микрофлоры (табл. 2).

На основании информационно-лопкеткого анализа была разработай модель фтшоксической активности микрофлоры от почвенных (Ьакгоров.

Ф = Г0Р2О5(Ч)0(N0Р0МИ (РгО^М^ЕСФШт гле:Ф-расчетный ранг ф!ггстскси,щссш копиотрофисй мтрофдорьг. Г, .4?, М- РЛзд. ЭД'МН», СФ, К^О),К^ч,-сосг1Бетствааю <{мплоксич>юсти ,\:да-рофпооы по содержанию /умуса. - исдвнжного сгюсооса ¡по Чдаичиву;, - щловоге

азота, - валового фосфора, мощности гумусового пхвоагаа, содержанию легко-подбижного фосфора (то <1^хшцгсонуХ • ашшачшго азота,-суммы фравдш механических элементов менее 0,01мм, - нтрашога шстш, - обменгюга калия (по Чирикну), Н - зшопфашшф^тадаинетакйногопршсвс^и.

Модель обеспечивает безошибочный прогноз в 43,5% , с учетом случаев отклонения в 1 ранг - 77,8 %. Критерий Колмогорова - Смирнова (А.) меньше обычного предела (X -1,55 < 1,63). Модель может слу-мапь для оценки и последующей разработки приемов снижения микро-ботоксичносш в почвах.

Табшша2

Состояние изучаемых факторов, способствующих проявлению максимальной и минимальной фиплоксической активности кошютрофной микрофлоры _, _

Фактор Состояние пда фактора, Фактор Состояние при фактора,

Фит Фпеп Фпих Фггап

М,см <30 >60 ШН^мг/кг <10 >30

Г,% <3 >3 ШЮз,мг/кг <5 5-10

КАч)Мп100г <20 20-40 Р,% <0,20 0,25-0,30

РЛ(ч>мгЛ0Ог <30 >40 н% <0,20 0,20-0,25

РЛ(Ф[Лмг/100г <1 1-2 СФ,% <30 30-35

Йнффмащюнно-логический анализ показал, что высокая фиго токсическая активность микрофлоры проявляется в почвах зернопаро-юго севооборота (табл. 3). Очевидно, что сильной фшшоксическон активности микрофлоры способствует насыщение зерновыми культурами зернопарового севооборота. В зернопаросвекловичном >ке, севообороте, гае есть место чередованию двух культур с паром, создаются лучшие условия для развития преимущественно сапрофитной микрофлоры и инагаиващш токсинов.

ТаблицаЗ

Спец ифичные состояния проявления фиютокеичеасой акпшности М1крофлоры почв в севооборотах _

Вид сееообсзхла

Ф; ПОГО1ХИЧ1 юсть

го Ш1гибирован1по ростка салапни1уга,%

ранг

по ингибированию корней салага-лазука,

ранг

Зфиопарссае::-

лошчный зергюгсроюй

<15-г 40

40 ч->60

1-2 3-4

<15-г 40

>60

1-2

4

С помощью инффлтационно-лошческого анализа были определены специфичные состояния фитопжсической активности мшфофлоры

почв полей по прешпествешпткам. Наиболее токсичными были почвы с полей пшеница гю пшешше. В порядке увеличения проявляемого микробного токсикоза изучаемые поля можно распределить следующим образом: пшеница по сахарной свекле, сахарная свекга по пару, ячмень по пшешше, пшеииш по пару и пшешша по пару на орошаемом участке, пшеница по пшенице. Для более детального изучения были кыбраны поля ТОО "им. Гринько". № полученных данных установлено. 1по наиболее токсичными являются почвы падей: пшеница по пшенице и пшеница по пару на орошаемом участке."

С целью оценки влияния фшитокспческой активности микроф;к> ры на урожаТа юсть яровой пшеш ты был провела 1 учет урожая в I ¡ср! ¡од восковой спелости по трем хозяйствам. (ТОО "'Победа", ТОО "им. Гринько", колхоз "Красный пахарь"). . В результате информационно-логического анализа получены специфичные состояния урожайное ш в зависимости егг фтгслоксической акпшности копио1рофной микрофлоры, определенной по шатюированию ростков сатин-латуки. Зависимость имеет криваии¡2йш>1Йхарактер, причем с усилением микробного токсикоза урожайность падает. При первом и втором рангах токсичности урожайность более 10 и/га. При очень сильной фигогоксической акпшности - менее 5 ц/га Получе; (ыедшпшйсвидетсльсгвуюг, что од ной из " причин низкой урожайности пшеницы мстлеет бьпь фшагоксичнссгь почвенной мшрофлоры

4. ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖА! Ц Ш ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ НА ЕЕ БИОЛОГИЧЕСКУЮ .АКТИВНОСТЬ

Изучайте содержания тяжелых металлов в почвах имеет большое практическое значение. Оно тюобходлмо дтя контроля за состоянием окружающей среды, охраны ее от загрязнения. Фоновое (региональное, геопров! а ал шы ¡ое) катичеспю тяжелых металлов служит точкой отсчета при исследовании загрязпештш почв, позволяег определшъ темпы и степень «к загрязнения (Ильин, 1991). Анатнз дашых, полученных на кафедре почвоведения и агрохимтат, выявил локаты<ыи характер загрязнения изучаемых почв тяжелыми метилами.

Проведенные исследования показали влияние тглклых мгталлоз, содержащихся в почвах подворий в пределах дспусп 1мък концентраций, на ф5гшто:ссичекую активность когаютрофной ».пкрофлоры (по спсчшфич-ным состояниям). Наибольшая степень связи фигогоксической активности допфсфлоры наблюдалась с содержанием железа и свинца В меньшей степени оказали влияние садержштие в почве кобальта тишка, меди Марганец наименьшим образом повлиял на проявление м? ¡кробне-го токсикоза Увеличение содержания свинца, марганца, железа (до

уровня 3000 мг/кг) способствовало снижению ф1лотокедаеской актив-носп! копиотрофной микрофторы в изучаемых почвах. Повышеше содержания кобальта, меди (до уровня 25 мг/кг), напротив, увеличивало верояшость микробного токсикоза Для пинка тенденция к снижению фнтогоксической актвности мкрофлоры наметилась при максимальных его концентрациях в юучаемом диапазоне.

В лабораторных условиях была определена фшогоксичность почв (по вариантам вегетащюнно-полевого опыта) при компостировании с глюкозой и без нее по степени ингибироваиия ростков салапьлагука по отношению к котролыюму вариатпу без внесения солей металлов. Характер влияния уровней загрязнеши почв тяжелыми металлами на ее фшигоксичность при разлитых способах определения показан на рисунке 2.

Применяемая методика определения шкробтго токсикоза позволила выявить возрастание ф!гпжжсической активности микрофлоры при ВНСССНИИ в почвы свшша, меди и кадмия. Ф1 гктгокенчноегь почв с раз-ыпнем кошклрофшй микрофлоры, загрязненной цинком, никелем, хромом в большей мере завиагг от содержания подвижных форм мегаллови осмошческого давления почвенного раствора (при внесении солей на уровне среднего засоления).

В условиях вегаашю1шопалевого опьгга была определена численность основных фупп зимогеншй микрофторы методом посева на твердые питательные среды. Для определения влияния уровней загрязнеши свинцом, медью, кадмием на численность ^ткрофторы использован инфор.мащюшкикмпиеский метод щштш. Полученные за-влсимосш по специфичным состряшшм представлены нарисунке 3.

Снижение численности бактерий (на МПА) наблюдается на уровне дозы свшша 5 ПДК (500 вл/кг) и 10 ПДК <1000 мг/кг) по сравнению с контрольным вариантом. Наблюдается некоторое снижение адсленности микроорганизмов (на 1<АА) при деве внесения свшша 10 ПДК (1000 мг/кг): Далее с увеличением содержаши свинца в почве количество этой группы микроорганизмов не изменяется. Следует отметать, что с увеличением загрязнения почвы евнндам возрастает количество грибной микрофлоры. Наибольшее количество грибов наблюдался при дозе внесегеи свшша 1000 мг/кг. *

Влияние уровней загрязнения медью на численность микроорганизмов имеет следующий характер. Численность бактерий на МПА снимается при дозах внесения меда 5 ПДК (500 мг/кг) и 10 ПДК (1000 мг/кг). Похожая зависимость была получена для вариантов с внесением в почву свинца Чист., ность микроорганизмов (на КАА) снижается при уровне загрязнеши медью 5 ПДК. Почвы с внесением 1000 мг/кг меди по

4 3 2 1

Г

Р Ь

{■48Г

Б 4 3 2 I

РЬ

/

Си

СУ

гп

-1—т~

к № 609 №) ею® !<539

5 з га 15а

А

/

-,--!—^-—---1-1--I-1-1-1----1—г

$ £5 53 2 ХЗ 1500 3000 * ЮЭ 5ЙНС0С) . К 100 КЙ10» ИТ/'КГ 1 5 13 I 5 10 1 5 Ш I 5 10 ПДК

Си

-Г—г

I

Ы

га

н

"1—г

(

0

... . т—I—г———I—I—г

I: о га ко к юз ш ш ( з 15 а к ко шэозо

151!) (619 I 5 Ю I 5 10

Сг

-1-Г~--1-1-1----—

К 100 ООО 1«Ю К 100 500 юои ЙГ/КГ 1 6 Ю 1 6 Й ПДК

Рис. 2. Влияние содержания тяжелых всталлов в почвах на ее

фятотокспчность в условиях гегстацпошш - нолевого опыта (по сиецифячпни амггоашши)

А ~ ера »югаоггерижята тхжяи

Я - г]а « гпгажг.з (а кпвпдацкса ляэоцо^зых «¡»¡оо^геея.«®)

А

Б

В

Рис. 3.

таед

РЬ

Си

са

т—т—|—I—г—I—I—I—г К ЮО 500 1СОО X 100 500 1000 1 5 а 1 5 м

1-г

К 3 15 30 та/т 1 5 10 НДС

ТЫСД ЕСО -|

4оа -а» 230 4

РЬ

V ✓

Си

С&

Т-Г-—Г—I-Ч-1-!-Т-1-1-1-1-1-I--—

Г ЮО 500 Ш X 103 500 Ш £ 3 15 30 кг/г 1 5 10 1 5 Ю I 5 10 ад*

^ рь си, са

г >

/ ..... / / 1 ч. —. / I I

~Г---!----1-1-1-Г~1-1-1-

К 100 МО 10» X 100 500 1ССО X 3 15 30 ш/г 1 5 10 1 6 10 1 5 10 ВДК

Влияние содержания тяжелых металлов в почве на численность-зшогенной шщххрлоры в условиях вегетадионно - полевого опыта (по сдеийфпчныи состояниям)

А -. Актерки .(на МПА) Б - ышфооргашпш (на КАА) В - гриЗы (на среде Чадека)

сравнению с другими вариантами харакгеризовалткь самым низким ко-лтесгаом мтвсрооргашвмов каКАА. Загрязнение медью стимулировало развитее грибов ш сравнегаяо с кошратьиым вариантом. Максимальное качество тблюдаяся при дозе внесения 1 ПЦК( 100 мг/кг).

Загрязнение кадмием способствовало сгашеншо численности бактерий (на МПА) при дозе.ЕпесешшЮ ПДК (30 мг/кг). Наблюдается тенденция к мешано коятества ьяшрооргализмов (га КАЛ) с увел ¡чешем содержашм кадмия в почве. Численность грибов возрастает при уровне содержали калмня 1 ПДК.(3 мг/кг), достигая максималыюгозна-чешш гои уровнях загрязнения 5 ПДК (35 мг/кг) и 10 ПДК (30 мг/кг).

Следует отеппь, что снилсенке численности бактерий (на МПА) и >.п кроорпи а смоз (на КАА) в изучаемых почвах пра :сходит при высоком загрязнении их такелымн металлами. Вкгсешй в почву загрязшггслгй привело к росту чпследаости грибов. 'Причем, максимальная численность 1тшодатась з вариантах с внесением свгоша туровне 10 ПДК, меди - 1ПДК, кадмия 5 ПДК и 10 ПДК.

О биологической активности почвы малою судить по интенсивности процессов рззпс&кения. Одним т критериев их шггенстдшости наряду с продуй ¡рова} в км углекислого газа является уменьшение мзссь!, помещенного в почву орган геозого материала рзсштельного про-псхсскпения (Сзти, 1983). Иссгкдозашш показали гозмажзюстт» снижения ■ цеяшалша'пштчеасой активности при высоком \рспх; загрязнения гачз тжоелыми металлам

В условиях лабораторшго опыта бьт опредглсга биолопнескач ак-■втискль чернозема обыкновенного по экспресс-методу с различш^ми уроз?-шш загрязнения тяжелыми ¿геталлами. При этом ¡сблгадазось снтшше бналсптажоП зотдлюсти чернсеемоз при высоких уровнях ззгртакзаш (5 ПДК; 10 ПДК).

ВЫВОДЫ

1. В формовании фпогокеичгсшй шивности шпфофлоры чер-нскмоз з системе агрецекоза спреяелясщиш почвенными факторами (по степени связи) являются: содгрл-звге гумуса, щзгнжного фосфора (по Чцрикозу), мощность гумусового горизонта, саагршниг валового фосфора и азота Нтксе садгржагиг гумуса, валовых и подвижных фор1.! алеметоз шпзшл способствует более высокой ф!готскагпюсти почвенной мтпфофлоры.

2. Максзкшьгая фшоттасичность ийфофлоры характерна для почз с низким уровнем гаодородия при сладугоших состояниях почвенных факторов, распложенных в порядке убывания их значимости:

Г-менее3%, Р^уьижеЗШЮОг, менег0Д%, Р-менее02%,

М- менее30см, Р:05ур) - менее 1мг/100г, N/№14- менее 10мг/кг, СФ- менее 30%, N/N0, - менее 5мг/кг, КДч)- менее 20мг/100г,

3. Сштжешю фшитоксичсской активности микрофлоры происходит при следующих состояниях почвенных факторов:

Г - более 3%; РА(ч>- более 40 мг/100г, N - 0,20 - 0,25 %; Р - 0,25 - 0,30 %; М - более 60см; Р205(,|;р, - 1 -2мг/100г, Ы/ЫН» более 30мг/кг, СФ - 30-35%; N/N03 - 5-10мг/кг, КАо - 20-40мг/100г.

4. Получена шфэрмациошю-логическая модель фтотоксической активности микрофлоры по почвенным факторам. Модель обеспечивает безошибочный прогноз в 43,5%, с учетом случаев отклонеши в один ранг - 77,8% и позволяет оценигь мшфоботоксиковный режим почв.

5. Насыщение севооборота зерновыми культурами способствует высокой бт лтяоксической акпвности почвешюй мищххЬлоры.

6. Загрязнение почв тяжелыми металлами усиливает фшшж-сическую активность микрофлоры при дозах внесения свинщ - 5 и 10ГЩК, меди - 5ПДК, каамш - 1 и 5ПДК.

7. Высокий уровень загрязнения черноземов свинцом, медао и кадмием при дозах внесения 5 и ЮПДК способствует снижению численности микрооргадпмов, использующих минерашые и органические формы азога Зависимость численности микроорганизмов от уровня загрязнения носит криволинейный характер.

8. Численность грибной шнфофлоры возрастает гюи загрязнении черноземов св.чндом, кадмием и мэд ью. Максимальная численность грибов наблюдается при дозах внесения: свинца 10 ПДК, ад - 1 ПДК, кадмия - 5 н 10 ПДК. Характер зависимости числе! мости микромицегоз 01 уросеня загрязнения: свинцом - прямолинейный, кадмием и медью -кривол1шейный.

9. Снижение биологической активности черноземов происходит при высоких >ровияхзагрязнеши тяжелыми металлами (5 -10 ПДК).

10. Возделываше разнообразных культур в севообороте, использование культур, обогащающих почву органическим веществом и обеспечивающих патедггельный баланс гумуса, оптимизация доз мине-ратьных и органических удобрений, все известные приемы повышения почвенного плодородия и продуктивности агроценозов, повышение культуры земледелия в целом - одновременно являются приемами, устраняющими микробный фшотоксикш почв.

СПИСОК РАБОТ, ОШИЛ1 IKOBAIП П>1Х ПО ТЕЛ Í Е Д11ССЕРТАЩII!:

1. Ананьева Ю.С. Кйсфобиопопиеская индикация химического загрязнения почв // Наука - аграрному производству. Сб. материалов юбилейной научно-практич. конф„ посвященной 50 - летпо АГАУ. - Барнаул: щд. АлгГАУ, 1993. - С. 29- 30.

2. Ананьева Ю.С., Моркташ-ГТ. Влияние содержания метчое в почве на рззвише микрофлоры // Атропогенное изменение почв Севера в индустриально разв1гтых регионах Тез. докладов россий. конференции (под редакцией дб.а НиконоваВ.В.)-Аппаптгы: Идд КНЦ PAÑI 1995. -С. 42-43.

3. БуртюеаЛМ., Ананьева Ю.С.> Морковкин Г.Г. Влияние уровней содержала тяжелых металлов на «¡гктхю.'ьш токсикоз почв // Сб. научя трудоз по агрономии, посвященный 159 - лешга со дня рождения ПА Костшева - Рязань, 1995. - С. 18 - 20.

4. Ананьева Ю.С., Морковкин ГТ. Влияние тяжелых мегаллов на зимогенную флору в условиях мт&рополевого опыта // Экологические проблемы сельского хозяйства Алтая; Сб. тез. к i оуч. гсонф. - Барнаул: гая АлгГАУ, 1995.-С. 23-1"..

Барнаул, АО »Полиграфист».