Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ КАК ИНДИКАТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ФЕРМЕНТАТИВНАЯ АКТИВНОСТЬ КАК ИНДИКАТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ"

ИСШОШШШ ОРДЕНА ЛИМИА АКАДШЫ

СЕЛЬСКОХОЭЯЙС'ИШиШ НАУК им.в.и.лшши -——

ОРДЕНА ТГУДОВОГО КРАСНОГО жшш 1ЮЧВВШШИ ИНСТИТУТ им. В.В.ДОКУЧАЕВА

Ыа правах рукописи

краснова Наталья Ыихайловпа

фккшгсаж .ш1 активность как шлщдшшер

загызнш1н почв тяиешж метамаш 06.01.03 - почвоведение

Автореферат длссерташм на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных: наук

Москва -

Работа выполнена в Почвенном институте им. В.В.Докучаева

Наупшй руководитель - доктор сельскохозяйственно х наук,

профессор И.Г.НАЖШШ

Официальные оппонеати - доктор биологических наук,

профессор М.И.ГЛССШЛ кандидат сельскохозяйственных наук А.С.КОНОВАЛОВА

Ведущая организация - Московский ордена Ленина, ордена Трудовом Красного Знамени и ордена Октябрьской Революции Государственный Университет им. М.В.Ломоносова

Защита диссертации состоится " " Т-9В2 г.

в /<& часов на заседании Специализированно!" совета Л.020.25,01 при почвенном институте им. В.В.Докучаева ДЦРЕС: 105017, г. Москва, Пыжевский пер., 7»

С диссертацией мо;шо ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В.В,Докучаева.

Автореферат разослан

Учений секретарь Сссшаллзирг за л но го совета доктор биологи чеша; к чаук

■ В.С.Одинцов

Аит/альносу^ проблемы. Охрана окружающей среды — водная соо -гавная часть социально-экономического развития наш »а страну. Партия и Советское правительство уделяют большое внимание проблеме охраны окружающей среди, в том чясле почвенного покрова. 00 этой свидетельствуют рад постановлений UfC КПСС и Совета Министров СССР, Верховного Совета СССР, Конституция / Основной Иакоа / СССР. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на IS3I-i5ti5 годы а на период до I9U0 года" определит задачи охраны природы, а тагске отмечена необходимость постоянного контроля за состоянием окружающей среды и источниками еЗ загрязнения.

Проблема охраны почв от загрязнения техногешшиа выбросами возникла вследствие интенсивного развития химической, металлургической и энергетической прогшшленности, транспорта и хишэасщ сельского хозяйства.' Особенно актуальна проблема охрани потаен -ного покрова от техногенного загрязнения о Нечернозёмной зоне, характеризующейся высоким промышленным развитием, большой плот -лостью населения и густой сетью транспортах магистралей.

Среда техногенных веществ, загрязшимтох почву, эна^иельное место занимают тяхелае металлы. При накоплении в почве omi отрицательно действуют иа микроорганизмы, растешг", енджают почвенное плодородие и могут оказавать неблагоприятное воздействие на человека и животных через контактпруюище с почэой среды по Оаологиче ~ ким цепягл; почва - растение - человек; почва - растение - живот — мое - человек н другим.

Для выявления характера и ареалов загрязнения поч„ продуктами техногенеза, в том числе тяжёлыми металлами, для оценки с. лени их отрицательного влияния на плодородие почвы перспективными призна -ются методы, осноаэдадые на определении биологической активности почв, В частности ферментативной активности. Среди биологических показателей / интенсивность микробиологических процессов, количество а состав шкрорюры tr зоо^аунп/ активность .{ермеатов является сравнительно более устойчивым и чувствительным показателем генностч почв.

J настоящее время воз;.:о:1ност,1 применения ¿¿„года, основанного на определении ¿.ерментатнвиой активности, для д;гагностика загрязнённости почв тлхельи*;! металлами ещё недостаточно выяснены, поэтому необходимо проведение. снег(кгш.ных исследований.

Цель и задачи исследования. Целью работы явилось изучение, влияния тяжёлых металлов, находящихся в составе выбросов предприятий черной металлургия, на активность почвилшх ферментов, характеризующие важнейшие стороны п~\цородня поч^ы.

При выполнении работы быля поставлены следующие задачи:

1. Изучить ферментативную активность'почвы и интенсивность выделения СО2 в зависимости от уровня загрязнённости почв через атмосферу ш&росами Череповецкого металлургического завода / ЧШ /.

2. Изучить влияние тяжёлых металлов на биологическую активность почвы, а тагкс на рост, развитие и урожай сельскохозяйствен -ных культур.

3. Определить -¿ерментн, наиболее чувствительные к загрязнению почв тяжёлыми металлами, для рекомендации их к использованию в качестве биоиндикатор^^ загрязнения почв тяжёлыми металлами.

Научная новизна. D условиях Нечернозёмной зоны впервые изуче-чо влияние выбросов предприятия черной металлургии на биологическую активность почва. В коделыпг: опитах установлено гтияние тяжёлых металлов на активность ферментов дерново-подзолистой почвы и ферментных препаратоа. Вотзлека возможность индикаций загрязненности дериово-додзолястий почвы тяжёлыми металлам по актпшюсти ферментов.

Лгп1ттчес;ш-{ tie к ¡гость. Получьлные данные представляют интерес для диагностики загрязнённости почв техногенный« веществами. На оолоаанаи проведённых исследований установлены ферменты, наиболее чувствительные к загрязнению почв тяжёлыми металлами. Активность этих (¿ърмептов модно рекомендовать как биоиндикатор загрязнения почв тяйслигш металлами.

Лпгюбш^я pa-loTi'. Результаты исследования докладывались на конференциях молодых учё;;ых Почвенного института им. 3.В.Докучаева /¿оекза, 1580,1^2/ л Университета Дружбы Народов им. "".Лумум-би /.1оскпа,ХУв1/. Материала диссертации в виде отчетов обсукда — , лиеъ и бым одобрены на яаучно-продэводствешшх совещаниях лаборатории лимки почв Почвенного института /1979,1980/, а также на сошсгтиок совещании лабораторий Хишя почв и отдела Евологаи я г; очи /£SUI/.

теуАсткаилд. По теме диссертации опубликовано а работы.

С;ji '■'••!. к'.бупиЬиссз'ртшст изложена на/Ус5стршо!цд х и состоит

- з -

из введения, 4. глав, заключения, выводов, рекомендаций и прямае-най. Работа включаат в себя 2d таблиц к 6 рисунков. Спасок использованной литературы содержит 160 наименований, из которых 26 работ зарубежных ученых.

с0ш>,-мт работу I. ОБЗОР Ш'СКРАШУ

Синтез а разложение органических и минеральных веществ, мобилизация подвижных элементоз питания и (ликробколошческие процессы осуществляются в результате б1Тохлшческ'тз реакций, обусл" -зленных присутствием в почвах большого разнообразил ферментов / Купревич. Щербакова, 1966; Галстш, ICT4; Чуыдерова, « , «.., 1972

и другие /Источниками охзриентов в почве являются растения, шк/ооргаяи:--мы в почвенная ([супа. При выделении ферментов из гавых организмов в почву, a такие в результате автолиза клеток после нх смерти часть их инактивируется и разрешается, а другая поглощается '..;ёр-дой фазоИ почвы и длительное время сохраняет свою активность /Купревич, iltepdai- .aa. I9G6; Галстяа, 1Г?4 /.

Уровень активности почвенных уерыеитов определяется совокупностью различных факторов окружающей среды: „летательным покровом, микрофлорой, мнкрофауной, содержанием органического вещества в почве, химическим и механическим составом, $изико-хцшческими свойствами почвы, климатическими условиями и другими / Хаэаев, 1966; Бурангулова, I9&3; Козлов, и др., 1968 iSte/плеь ,

1975; '¿лгев , 1977 и др. /. Наиболее изучена вопроса влияния на ферментативную активность почв органического вещества, реакции среды, температуры, гранулометрического состава.

Вследствие того, что ферментативная активность почвы находится в определённом соответствии с важнейшими свойствами почв, она нашла, широдов прамеыеиие в качестве диагностического показателя, при изучении генезиса различных типов почв, степени их плодородия, окулътурешюсти и эродированноеги / Галстш, 1963; Галстяк, Тат-а-восян, 1Э64; 1еушева, IS68; Егиазарян, 1370; Хазиев, 1972; Коновалова, Г973; Самосова я др., 1976 а другие /,

Ыетад, основанный на определении ферментативной акпишьста, признаётся перспективным к для изучения загрязвёнаостл почв техногенными выбросами. Однако вопроси вшшш продуктов техпогевеза, г

частности тялёлых металлов, на активность почвешшх (ферментов и её использования для диагностика загрязнённости почв рассматриваются лишь в немногих работах / Долгов; , 1378; Григорян, Галстян, 1979; Граторш, Д974;/Ыь е. а,,

■ 157ь /. Они ещу недостаточно разработаны, что и обусловило необходимость проведен;« настоящих исследований.

г. оыжт щучшы н щщцы исслшалши

Исследования по тема диссертавдонной работы проводил;! в окрестностях Череповецкого металлургического завода / Вологодская область, подзона гллой тайги /,- Ч1.!3 - крупное развивающееся пред -приятие черной металлургия, включающее в свой состав доменное производство, агломерацкоинул фабрику, мартеновский цех, коксохимическое кроизводство, азвестково-доломитный цех и ГоЦ. металлургический ког.йииат оенэ^ен современными очистними сооружениями, его выбросы сведши до минимума, но некоторая часть вредных ве -тесто поступает через атмосферу в ок-рудающук) среду,

Средк'й »и.мческий состав м^хногешюй пыли преде ~\влен в большей своей частл саеджшпш.м железа / Зй кремдая / 22-2нальния. маги:; я и;серы. Содери;анпе тяжёлых металлов / микроэлементов / в вибросах комбината сравнительно невысокое: . 0,43-2,Лбъ, 0,03-0,07^ %/ь, О*. , следив,¿¿¿и др.

Оскопной (.¡.он почтенного покрова Череповецкого района создает дерпово-подэол.гстие почин разной степени онодзилеиностя. Объектом изучения явилась дерново-слабоподзолистая легко суглинистая поверх-нсстио-слаОоглееватая почва на вшцелочишюи карбонатной морене,

Исследуемые почв;.*, нозагрязншгние техногегащгш выбросами, со-дермгат от 2 до 3,5 % гутлуса, характеризуются средне- или слабокислой реакцией почвенного раствора / рН 4,5 - 5,5 /, невысокой ёмкостью поглощения, ао содерл^аяич тяжёлых металлов / микроэлзмек -тов / нсслсдус!.ь'" почвы являются типичными для шга-га« юй подзона, лл'1 которой характерны провиищы с резко выраженным недостать кок; в-почвах / 20 - 30 мг/кг / при сравнительно высоком со-

держал::,; марганца / О,Ой - 0,05 % / и ганка / 70 - мг/кг /.

1!ССЛ'.:;(.оо,')1;йТ ппобод;;л»; на опытных илошолках, где в течей:;..! а^т / Х-?1'1 - ПоО гт / лаборатория Химии почв Почвенного ;;:!статута изучала ^агрлэпйг.ность почвелного покрова псброса-V;.: чегоз гг'.-.-оо]ег;у. Оптше нлооэджя, ь размок степени за-,

грязнённые продуктами техногеиеза, размером 100x100 и, располагались s наяравлетш господствующих ветров на расстоянии 0,5, 2, 5, 7 и 10 км от источника загрязнения. Площадка» удалённая от завода на 10 км* принята в качестве контрольной. Отбор почвенных образцов проводили согласно методике, разработанной в Почвенном институте для изучения загрязнённости почв тяжёлыми металлами через атмосферу / Важешш, 1980 /.

Агрохимические свойства почвы изучали по общепринятый методи кам / Аринуодшна, XS70; Агрохимические методы исследования почв » 1975 /. Определение валового содержания гяжелих металлов а почвах проводили рентгено-фдуоресцентнш методом / Большаков, 1973 /, подвижных форм - атомко-аОсорОционным методом / Лернер, 1973 /.

Активность почвенных ферментов / инвертазы, уреаэи, фоо%тазы, каталазы, дегидроге . гз, сулъ^идоксвдаэ ы / определяли унп^циросаь-ними методами / Галстян, I97S /, дыхание почвы - по Галстяну Д974/. Сущность методов определения ферментативной активности следующая î к навеске свежей воздушо-сухоИ почвы, просеянной через сито и,25мм, прибавляют соответствующий субстрат / вещество, активируемое ферментом / и толуол в качестве антисептика. Почву с субстра:îm определённое время выдерживают в термостате, затем количественно уча — тывают продукт ферментативной реакции или превращенный субстрат. Контролем неферментативного разложения суОстрата служат почва, стерилизованные при 180°С в течение трёх часов, субстраты без почвы и почвы с буфером без субстрата.

Актявность р — фруктофураноэидазы, инвертазы / Ki 3.2,1.26 , р— фруктофураыозид-фруктогидродаза / выражали в мг глюко;,! на I г почвыза сутки; фосфатаз / KJ& 3.1.3.1 и 3.1.3.2, фосфогадролаза моноафиров ортофосфата / - в мг Р на 100 г почвы за 30 минут; уреа-зы / Kï З.5.Х.5, карбамид-амидогадролаза / - в мг AWS на I г поч -вы за сутки; дегидрогеыаз / КФ I.I.I.47 / - в мг трифенил£ормазана на 10 г почвы' за сутки; сульфидэксадазы / 114 1,8.3, сульфад:кисло -род-оксвдоредуктаза / - в мг SO+ на 100 г почвы за двое суток; каталазы / Kï I.II.1.6, перекись водорода;перекись водорода оксл -дор:дуктаза / - в смэ 02 на I г почвы за X ыш /ту; интенсивность продуцирования углекислоты - в мг С02 па 100 г почвы за сутки.

Учитывая динамичность ферментативной активности почвы* для получения сравнимых даквых отбор почвенных образцов проводили в од:щ

в тот хе срок - июле.

Для модельных опытов почву, незагрязнённую тяжёлыми металлами, просе..вали через сито 3 мм. Навески почвы /по ЮОг/ в стаканах увлажняли при перемешивании до &ОЦ ПВ таастворами сульфатов тяхёшх и-таллов в концентрациях) оревишающих их кларковое содержание' в 0,5, I, 2 и 4 раза,Затем почву выдерживали в терлостате пр- 30°С и 60$ ПВ в течение двух недель.Поеле соответствующей подготовки определяли ферментативную активность поч^ч и её дыхание,

В опытах с ферментными препаратами использовали инвертазу, полученную из пекарских дрожжей /Галстли,1974/, фосфатаэу щелоч -ну» - препарат фирмы 72с^кад?"/Венгрия/ и уреазу, предоставленную ВНИИ прикладной энзимологии /г.Вильнюс/. Исходные концентрация препаратов:инвертазы - 0,03 йг/мл, уреазы - 0,02 мг/мл, фосфата -гы 0,2 мг/мл.К навеске прокалённого кварцевого песка /Хг/ до -бавляли раствори ферментных препаратов и сульфатов тяжелых металлов.Объём реакционной смеси - 3 мл. Изучали влияние марганца в концентрациях от 10 до 250 мг/кг, цинка и никеля - от 5 до 125 мг/кг песка. Активность фермент: ах препаратов опреде^^ли по Гал-стяну /1978/. V

Схема полевого ■ икроделяночного опыта, заложенного на незагрязнённой техногенными выбросами площадке, включала следующие варианты: ^оо^юо /Фок/* У« £*>н в дозе 3 клерка; З.Фон + Хпъ дозе 3 кларка; 4.^он +Мп в дозе 1,5 клар"а.Опыт проводили на почве без растений /пар/, на.посевах ярового ячменя /Ыосковс-кий -121/ и озимой пшеницы Д'лроновская - ¿06/.Учётная площадь делянки - I м^.в верхний слой пахотного горизонта /0-5сы/ в соответствующих концентрациях вносили удобрения: ашиачную селитру, суперфосфат и хлористый калла, а такхе тякелые маталлы в виде хлоридов. -

Цвллюлазную активность почв?? определяли по интенсивности раэ-лоясеция фильтровт тьной бумага при контакте с почвой, суммарную протеаэную активность яочвы — методом Ышнустина В.Н..Никитина Д.М. и Вострова И.О. / 1968 / в модификации Захаровой В.И. / 1371 /.

В листьях ячменя определяли:активность каталаэи, инвертазы к Фосфатаз методами, описанными Плещеевым Б.И. / ХЭбЗ /.

В солевых опытах фенологические наблюдения, учет урожая сельскохозяйствен шх культур я его структуры проводили общепринятшли кетопама. <

' Макро- и микроэлемент в органах ячменя и озимой пшеницы / корни, стебли, листья, зерно /определяли рентгено-фл}-ресцент-шш методом / Большаков я др., 1380 /.

Повторвость опытов - 3 - 6-кратная.

Основные даннне полевых и лабораторных исследовании обработаны методом вариационной статистики / Доспехов, 1979 /.

з. амше ъиьаш. металлов на феклштатшшую активность . дернозо - лоьзшмстои nomi

Влияние солей тяжелых метс-шоз на ферментативную активность почвы и её дыхание в модельных рпитц^

Перед проведением полешх исследований было изучено действие отдельных тяжёлых металлов Л®*, /, входящих в сост. а вы-

бросов 'ИЗ, на ферментативную активность почвы и её дыхание в лабораторных условиях, в связи с тем, что техногенные выбросы наряду с тяхЗлши металлами содержат значительные количества,друг-т ингредиентов п др. /, способных изменить характер

влияния тяжёлых мет .плов па биологическую активность почвы.

3 модельных опытах выявлено, что марганец, цинк и никель в дозе 0,5 кларка оказывала незначительное интбп: ушее действие на биологическую активность почвы, а в некоторых случаях даже активировали её / таблица I /. По мере увеличения концентраций тяхёлых металлов повышалось кх ингибирующее влияние ва ферментативную ак -тивность и дыхание почвы. Подавление биологической актп-лости наиболее существенно проявилось при дозах металлов 4 кла^ла.

Установлено, что степень ингхбируицего действия тяжель* металлов зависит не только от их концентрации, но и от вида металла.Так, цинк в дозе 200 мг/кг и никель в дозе 160 кг/кг почвы ингибировали активность каталазы, а марганец в большей концентрации - 250 иг/кг акТиваровал действие этого фермента. Токсичность цинка и никеля для каталазы выше, чем марганца. По силе ингибирующего действия ва биологическую активность почвы металлы располагались в следующая убывающий ряд: никель* цинк > марганец.

Лочвевные ¿ермепты оказались в разной стес^ш чувствительными к содержанию тяхёлых металлов в почве. Наиболее чувствительной к изученным концентрациям марганца, цинка и никеля явилась уреаза, активность*которой уменьшалась на I6-253i под действием металлов в

- а -

Таблица I

Влияние тяжёлых металлов на биологическую активность почвы

Актаанбсть ■ центов (интенсив-

Вариант ' и^тал-; коэы

ли |кларки]мг^г

Инвер-1 Уреаэа! Фосфг. ■! Катала-таза . (таза !за ! геназа

I _!_!_1

2

Контроль/без вйесе- 13,6 0,83 0,90 1,00 1,13 6,60

яйяГ_■_'__■_

0,5 250' 12,1 0,60 1,05 1,70 1,10 7,70

1,0 500 9,5 0,53 0,93 1,53 0,93 7,70

2,0 юои 8,2 0,40 0,70 0,93 0,88 3,85

4,0 2000 8,2 0,30 0,65 0,70 0,65 3,85

нср05 0,95 0,04 0,06 0,03 0,06 0,44

0,5 25 13,1 0,70 1,08 1,03 1,10 6,60

V 1,0 50 12,1 0,60 0,90 1,00 0,90 6,60

¿п. 2,0 100 5,7 0,58 0,83 0,90 0,88 4,95

4,0 200 9,7 0,58 0,80 0,87 3,85

нср05 0,04 0,04 0,07 0,08 0,07 0,60

0.5 20 13 -> 0,70 0,95 1,15 6,60

А/1 1,0 40 12,6 0,58 0,95 0,98 1,08 4,40

2,0 80 10,6 о;5з 0,83 0,90 0,90 4,40

4,0 160 8,2 0,40 0,73 0,87 0,65 2,75

нср05 0,77 0,05 0,07 0,08 0,08 0,52

концентрациях 0,5 и I кларк. При повышении доз металлов до 2 и 4 кларков активность этого фермента снижалась ещё более значительно / на 36-63,5 /. Ингиб;:рующее глинище тяжелых металлов на инвертазу и догадрогенази проявилось в меньшей степени, чем на уреазу. Наименее чувствительными к металлам оказались фос<ратаза и каталаза,* Активность этих ферментов при концентрациях металлов 0,5 кларка усиливалась, а иногда я I кларк, и интабирозалась сравнительно мало при дозах 2 и 4 кларка / на 7-^0,4 /. По чувствительности к тяжёлом металлам ферменты располагались в следующем убывающем порядке; аза > лнвертаза, дегидрогеиазы> 4ос^атаза> каталаза,

^гсбкрушге влияние тяхзлых металлов в высош;х концентрация»

»а ферментативную активность можно объяснить тем, что тяжелые металлы являются оеадателяиа белков. Цнактивирующее дейст?"э нетал-.лов в сравнительно низких концентрациях, возможно, связано с тем, что ионы металла соединяются с тиоловыми, ачсшшю.ш и карбоксиль -ныыл группами, входящими в состав молекул некоторых ферментов / Диксон, Уэбб, 1966 /.

Усиление активности ферментов под влиянием металлов в низких концентрациях исследователями объясняется различными причинами. В частности, металлы могут способствовать образованию координационных связей между активным центром фермента и субстратом, воддер -живать определённую специфическую для фермента структуру молекулы к его активного центра, изменять константу равновесия ферментатив вой реакции или поверхностный заряд белковой части фермечт. . Кро ые того, ионы металлов: могут удалять ингибитор, связывая его в ви де комплекса или вызывая его выпадение в осадок / Горкин, 1964; Диксон, Уабб» 1066, /.

Из литературных источников известно, что основная роль & продуцировании ССХ> поч ой в природных услор^ях принадлежит биолога -ческим факторам: почвенным микроорганизмам, простейшим, корням высших, растений / Галстян, 1974.; Макаров, 197~ и другие /.Досколь ку в условиях лабораторного опыта исключалось влияние на дыхание почвы почвенной фауны 2 корней высших растений, уменьшение интенсивности выделения углекислоты, свидетельствовало о снижении мик -робиологической активности почвы. Токсическое действие .яжелых металлов в высоких концентрациях на почвенные микроорганизмы от — началось в работах многих исследователей / Евдокимова, Ыо^гова, 1Э78; Перелыиш и др., 1980; , ЮТ4; ■Всг^аа. ,

2/а^аигЛа. , 1978 и другие /.

Ингибирушее влияние тяжелых металлов на биологическую активность почвы в .наших опытах било подтверждено отрицательной коррелятивной связью, .выявленной между содержанием тяжелых металлов а показателями биологической активности почвы / от -0,22 * 0,40 до £=1-0,89*0,19/.

Как показали результаты модельных опытов, ингибчруюшее действие тяжелых металлов на ферментативную активность дерново-иодзо -листай почвы зависит от концентрации металлов, ах влда и особен -ностей отдельных ферментов. Над влиянием изучашшх металлов в е>1-

соках концентрациях уменьшается виделенне СО^.что свидетельствует о снижении микробиологической актилюст1* почвы. Учитывая, что инактивация или активация почвенных ферментов может быть следствием воздействия тяжёлах металлов на'микрооргаиизмы, являющиеся источниками ферментов в почве, представляло интерес исключить почтен -ную биоту и проследить непосредственное влияние тяжёлых металлов на ферментативную активность при постановк специальных опытов.

Ндцдни? солей тяжёлых металлов на активность Ачешектных ррепаратов

Непосредственное / прямое / действие тяжёлых металлов , .

1Ы- 1 / на активность ферментов / мнвертазн, уреазы, фосфа -тазы / изучали в модельных опытах, в которых почву заменяли про -каленным кварцевым песком л использовали ферментные препараты. В условиях опыта исключалась почвенная биота и значительно снижа -7.2сь адсорбция ферментов и тяжёлых металлов.

В результате проведённых модельных опытов было установлено , что для ферментных препаратов, как и для почвенных ферментов, более токсичными окаэагчсь никель и цинк, менее - марганец / таблица 2 А

Ьолсе ч/всты1тельнцм„ к содержанию тяжёлых металлов в песча — ной среде оказались инвертаза а. уреаза, менее - =ч!сфатаза. Так, под действием изучаемых металлов активнбеть инвертазы снижалась на ^-SSiä, уреазы - на в-66#, а фосфатазы - на 4-3

выявлена зависимость ингабярующего действия тяжёлых металлов на препараты ферментов от концентраций этих металлов: по мере увеличения доз металлов усиливалась инактивация ферментов.

Установлено, что'ферментные прёпараты в песке более чувстви -тельны it шгибирующеиу действию т-жёлих металлов, чем почвенные ферменты. Например, активность;препарата инвертазы под влипшем (iapiaHua в дозе 250 кг/кг уменьшалась на 69$, а почвенной инвертазы - только на IIS относительно контроля. Это, возможно, объясняется большой адсообшюнной способностью почвы, благодаря кото -polt .|гр:Ш1та закрепляются на почвенных частицах, приобретая осо -буь жёстку» структуру а становясь менее чувстзятельнши к разлдч-m« ис0лагопр1!ятн:.аг .¡-акторам / Великанов, Звягинцев, 1970; Алиев, Тульская, Isctö /. ¡{роь;е того, тяшглив металлы в почве более

Таблица 2

йлшшиа тяжелых металлов на активность ферментных препаратов

Вариант [ Активности Фешен'. JB

«ехал- иявертаза | Уреаза {.«оофаииа

Контроль / без внесения / 1>2.5 23.0 2.7

хо 13,1 22,7 4,9

20 12,3 22,2 4,1

40 3,4 21,3 3,1

во 8,4 19,9 2,7

Х60 8,4 19,4 2,6

200 17,9 2,3

250 7,1 15,1 2,2

нср05 0,78 0,95 0,13

5 14,0 22,2 2,6

10 12,3 21,0 2,1

20 8,3 14,0 Х,а

40 7,6 13,5 1,8

л'*' ¡30 8,3 9,3 1.6

100 8,3 8,4 1.3

125 8,3 8,4 1.3

НСР05 0,93 1,00 0,13

5 10,3 20,5 2,3

10 9,4 17,9 , 2,3

20 8,8 15,4 2,3

Ж 40 8,4 12,3 2,2

80 6,4 10,1 2,2

100 8,4 10Д 2,1

. 125 7,9 в,7 2,0

* ШР05 1,04 1,17 О.ХХ

прочно факсгоуттся,чем в песке, вследствие чего изкст снижаться кх шгябвругщае действие на активность форматов.

Таким образом, в модельных опытах с песком было подтверждено ищчбарующее действие марганца, цишса а шкедя яа фериеатативну»

активность. Влияние тяжелых металлов на активность ферментных препаратов , как и влияние.их на активность почвенных ферментов, определяется видом металла, его концентра! .мей и особенностями отдельных ферментов. Инактивиругцее действие тяжелых металлов на препараты ферментов в песке проявилось более отчетливо, чем па почвенные ферменты.

Биологическая активность п^чвы в условиях техногенного загрязнения

Изучение влиг ия промышленных выбросов, содержащих тяжелые металлы, па ферментативную активность почвы и ее дыхание проводили на залуженных участках, расположенных на различном расстоянии от ЧМЗ в направлении господствующих ветров. Опытные плоищдаи закладывались на один,--*овых элементах мезорельефа, характеризовались однородностью растительного покрова. Почва исследуемой территории-дерново-слабоподзолистая легко суглинистая поверхностно-слабоМгее-вахая на выщелоченной карбонатной морене.

Наиболее загрязнёнными техногенными, выбросами, в том числе тяжелыми металлами, оказались поверхностные слои почвы / 0 - I и I — 5 см / шющадо: , утолённых от завода на 0,5 и 2 км. 3 ооот — ветствии с химическим составом шш, выбрасываемой к лбина том, почвы загрязнены железом и микроэлементами: марганцем, цинком, хромом и никелем / таблица 3 А Уровень загряг 'ённости почв марганцем, цинком и хромом вблизи 4113 достигает 2-3 кларков.

Вследствие сложного состава выброс в завода через атмосферу, почва оказалась загрязнённой не'только тяжелыми металлами / микроэлементами /, но и макроэлементами: Со. , £ , Р и други-мц. Уто привела к значительному изменению агрохимических свойств почвы: подщелачиванп среды, насыщению щелочноземельными основаниями / таблица 4 /. В таких условиях ингибируювдее воздействие тяжелых мегаллоь на биологическую активность почвы могло ггерек-рытатьсг противоположным влиянием загрязнителей — макроэлементов. 3 итоге мы наблюдали суммарное воздействие техногенных выбросов на фсриептативну активность почв^ и её дыхание / таблица 5 /.

Наиболее чувствительной к загрязнению почвы явилась инверта-эа. ЕЙ действие значительно подавлялось на площадках X и 2 в слс тх 0 - I и I - 5 см, где в большей пере аккумулировались тя-

. Таблица 3

Содержание тяжёлых металлов в почвах окрестностей ЧМЗ* *1Й§ТЬ от1 ! 1НЫЙ 1ВОй 1НЫЙ. Твой ) Боа 1 ВИХН|Й

км ; см | % ?__мг/кг

0 - I 15,5 0,14 290 178,4 45,1 31,5 187,6 3,!=

I I — 5 11,9 0,12 250 158,2 31,6 30,5 155,9 3,0

0,5 5 - 10 6,0 0,10 200 97,0 14,9 29,8 103,9 2,4

10 — 20 4,5 о,оа 170 91,0 10,9 29,2 104,4 2,0

0 _ I 17 »0 0,18 585 195,3 52,7 35,5 24^ а 2,4

II ' I — 5 12,3 0,13 332 168,9 37,0 34,8 194,1 2,0

2.0 5 —' 10 6,4 0,09 270 110,8 19,6 34,0 108,6 2,0

10 - 20 6,0 0,09 190 97Д 11,8 33,6 £3,0 1,6

0 _ I 5,9 0.13 280 97,6 11,0 .28,1 93,5 1,2

III I — 5 4,7 о; 12 250 87,0 10,5 27,2 91,2 ' 1Д

5,0 о - 10 3,6 0,12 170 8С >5 8,1 27,5 85,9 0,9

10 — 20 3,4 0,10 160 70,1 4,8 27,5 84,0 0.9 ,

0 _ I 4.4 0,09 230 88,0 10,5 27,4 93,1 1,1 '

иг. I - 5 3,7 0,08 200 81,9 9,8 27,5 89,2 о;а .

7,0 5 — Ш 2,9 0,06 170 79,1 8,1 26,2 85,4 0,9

1° — 20 2,1 0,06 150 68,3 6,8 26.0 81,7 о,а

0 I 4,6 0,09 200 87,8 9,8 29,8 91; 5 *Д •

У I — 5 4,4 о,оа 200 £6,8 7,9 28,4 87,1 1,0

10.0 5 - 10 4,3 0,09 160 84,5 6,8 26,0 90,1 1,2

10. — 20 4.Х о.оа 150 . 72,4 5,8 27,3 84,1 . 1Д

Данные анализа смешанши почвенных, образцов, составленных из 20 квцивидтальних проб.

Таблица 4

Агрохимическая характеристика оачв опытных площадок х

с? ! ! 1 и ! М. |Доснованляе' Н0< \ ! /»Л

¡н-| Глубина | Гумус г ' I л ! &

Ш шго-1 падок, удаленность | < | ' • ■ 1 ■■—■ ■ ■■ ■■■ ■■■— | .

I 011 ! * ( !мг-эквДООг ночв„!мгЛ00г почвы! *

* 0-1 6,6 7,5 - 44,4щс12»0ххх5,4 9,9 2,2

i - 5 6,0 7,5 — 30,0 6,4 13,9 7,3 2д

5 -.10 4,1 7,4 — 29,2 6,6 16.7 7.3 1,3

* 10 - 20 2,4 7,2 - 21,2 6д 17,0 5,7 0,5

0-1 6,4 6,9 0,6 зэ,а** 6,0 15,2 7,0 1,4

xi 1-5 6,2 6.7 0,9 27,6 4.6 16,2 6.4 1.3

2,0 5-10 5,3 6.4 1,4 19,0 4,6 1а,о 6,4 1,0

10—20 2,4 6,2 1»7 15,4 4,0 19,6 5,5 0,4

0-1 6д 6,6 0,9 21,4 5,0 25,5 10,в 0,3

их 1-5 5,3 6,2 2,3 13,0 4,0 27,2 7,0 0,3

5,0 5-10 4,1 6,2 2,7 12, в 3,0 25,0 5д 0,2

10-20 3,1 6,0 2.6 9,8 2,6 21,3 4.7 од

0-1 4,5 5,7 2,в 11,2 2,2 24,7 18,7 0,2

1у 1-5 3,6 5.4 2,9 7,6 1.6 24,0 9,5 0,2

7,0 5-1 3,6 5д 3,2 5,4 1,4 23,а . 6,4 од

10-20 2,5 &,0 3,4 , 5,4 1.2 23,а 7.в од

0-1 бд 6,0 2,2 14,6 3,2 24.в ■ 14,5 0,3

5г 1-5 4.3 5,2 3,2 11,6 2,6 22,3 '3.4 од

10,0 5 - 10 3,9 4,7 4,6 6,4 1»4 19,5 5,9 , од

10-20 зд 4,2 6,6 5,0 1,2 19,3- 6,5 , од

Данные анализа мешашнх почвенных образ до в, составленных из 20 индивидуальных проб.

х Данные завышены вследствие загрязнения почвы техногенными выбросами.

Таблица 5

Влияние техногенных выбросов на биологическую активность дерново-подзолистой почвы

ИЛ плота-I ! Активность ферментов" ¡Интеи-

док, уда- -1-1-Ц-1-г--[сив -

данность ¡Глубина. ; } { } ,Суль-{ность от ЧМЗ, | Инвер-¡Уреа-]£>осфа-}Ката-1Дегид-;фвд -[выделе- 1

км I си таза ¡за ¡таза ¡лаза ¡роге -;окси-,ния _|_|_} | {наза |даза | СО^

0-1 17,9 2,3 2,7 5,4 3,9 98,0 38,5 .

I 1-5 16,4 1,7 1.2 4,8 2,4 71,8 36,3

0,5 5-10 14,5 1.3 1Д 3,1 1,5 58,а зз.о •

10-20 13,6 0,9 1Д 2,1 1,0 45,6 22.5

0 - I 13,7 2,4 3,7 6,6 4.3 98,0 . 26,9

II 1-5 17,9 1,0 2.1 > 6,6 3.2 91,4 22,5 '

2,0 5 - 10 16,4 1,4 1.9 3,5 1.7 71,8 15.4

10-20 15,4 1,0 1,4 2,4 1.2 53,8 14,8 •

л _ х 31,3 4,8 6,7 5,0 5,9 71,8 31,9

Ш 1-5 27,л 2,8 3,7 4,1 3,6 65,2 26,9

5,0 5 - 10 24,3 2|0 2,0 2.7 2,7 58,8 17,6

10-20 16, а 2,2 1,6 г,о 1.9 52,г 15,4.

0-1 23.9 2,7 3,7 3,7 3,5 65,2 20,4 ' "

и 1-5 21,9 1.6 2,0 3,7 2,0 52,2 18,2

7,0 5-Ю 15,5 1,0 1,3 2.1 дд 58,8 14,8

10 - 20 13,5 0,6 1,3 1,8 0,8 39,2 12,6

0-1 24,3 2,5 3,8 2,5' 3,1 58,а 19,3

У I,- 5 22,5 1.3 2,5 2,6 х.з 45,6 17,6

.10,0 5-10 16,4 0,9 1.0 2,0 1,3 58.8 14,9 *

10-20 13,5 0,5 1,6 1,6 0,5 52,2' 12,6

0-1 з,а 0,6 0,4 о,а 0.7 15,8 5,8 "

^05 1-6 3,6 0,5 0,6 0,6 13,8 5,3

5-10 я.ч 0,3. 0,4 0,6 0,4 10,7 3,9 •

10 - 20 3,0 с. я 0,4 0,5 0,3 11,9 3,8

желне металлы. Поэтому'модно предполагать, что активность инвер-тазн понижега вследствие их ингиСируздцего действия. Креме того, для инвертаЗ* оказались менее благоприятными агрохимические свойства загрязнённой почвы, в частности рН, не соответствующий оптимальному значению для инвертазы, который по даннш Чундеровой А-П. / 1970 / находите .: в кислой среде / рН 4,2 - 4,5 /.'

Тяжелые металлы, загрязняющие почву /^(¿п , 2п. , Сь. и

другое не иютбировали активность уреазы, хотя в модельных опнтаи этот фермепт проявил к ним наибольшую чувствительность. Вероятно, токсическое влияние на уреазу не проявилось вследствие •того, что дгцчче агрохимические свойства загрязнённых почв оказались благоприятными, а именно: слабощелочная реакция среды / рН

- 7,5 / соответствует оптимуму рН уреазы / Чундерова, 1970 /.

Дегидрогеназная, каталазная и сульфидоксидазная активность загрязнённой почвы повышена вследствие того, что сложившиеся поч- -венные ■ условия / рИ, насыщенность основаниям!; / оказались благоприятными для действия этих ферментов и перекрыли неблагоприятное воздействие тяжелых металлов. Активация ваталазы мокет также вызвана загрязнением изучаемых почв соединениями железа. Значительное повышение активности судьфидоксидаэы на загрязнённых площадка* свидетельствует о том, что сульфиды тяжелых металлов, крисутствуюн-, щве в техногенных выбросах, окисляются в почве в результате биохимических нроце ;ов..

Усиление интенсивности выделения углекислоты почвами на I и 2 площадках объясняется тем,' что в этих почвах'содержатся много кар-Сонатоа / до 2,2 % /, которые по данным Галстяна А.Ш. / 1974 / и других исследователей стимулируют микробиологические процессы. Кроме того, ори большом количестве карбонатов а почве возможнр' образование С02 к чисто химическим путём при перехода бикарбонатов. в карбонаты / Вадонина, Боровииская, 1967 /.

Таким образом, в ре ультате проведённых исследований установлено, что иншбирущее влияние тяжелых металлов на биологическую активность дерново-подзолистой почвы может не проявиться, 'еслд в составе техногенных выбросов также содержатся ингредиенты, удучкаакие агрохимические свойства почвы и стимулирующие её биологическую активность.

4. ДЕЙСТВИЕ Ъ-ШОХ ЩГГАЛДОВ Щ. ШОЛОШЧШШ! АКТИВНОСТЬ

дшюдо-шщззлистой почш и уроои сшююхозяйзвзшш шьт>

Влиднид никеля, пинка,и марганца та биологическую ая^рносу^ почвы парового участка и пшкошевоЯ зоны ячмещ

Изучение влияния тяжелых металлов , Хл. , Л&ъ / на био-

логическую активность почвы парового участка показало, что инги-бкрующее действие металлов проявилось наиболее четко в слое почвы 0-5 см, в которой были внесены металлы / таблица 6 /. Тел на глубине 0 - 5 см инвертазная активность понизилась на 27-36 уреазв&я — на 37 - 50 %, фосфатаэная — на II — 14 каталазная-на 12 - 19 52. Дыхание почвы уменьшилось на 22 - ЭО % относительно контроля. 11а глубине 5 - 10 см отмечено незначительное снижение активности ферментов / на 9 — 13 % /, а в некоторые случаях их активность не отличалась от контрольного варианта.

В опытах установлена более высокая активность ферментов а дыхание почвы в ризосфере ячменя, чем на паровом участке. Повышенная биологическая активность почвы в прикорневой зоне расте-' ний отмечалась также в работах Купревича В.Ф., Щербаковой Т.А. / 1966 /, ГалстлнаА.Ш. / 1974 / и некоторых другая исследователей.

¿месте с тем, иь.пбир^-чиее действие тяжелых металлов на ферментативную активность почвы и её дыхание проявилось в ризосфере ячменя ¿1 большей мере, чем на паровом участке, 'Гак, наиболее чувствительная к содержанию тяжелых металлов уреааная активность' почвы парового участка снижалась на 37 - 50 %, а в прикорневой зо -не ячменя - на 45 - 54 %. Возможно это связано с тем, что в ризосфере растений присутствуют свежие корневые выделения, в том числе и ферменты, в меньшей степени фиксированные почвенными части- • цами и, следовательно, менее защищенные от ингибируюшего дейст -вия тяжелых металлов,

В рез! ';ьтате изучения целлллазной и протеазной активности -почвы в нашем опыте было установлено значительное снижение актуальной биологической активности почвы сод действием тяжелых металлов.

Таким образом, в полевом опыте было подтверждено ипгвбирутаиее действие солей никеля, цинка и марганца на биологиискуп актив -ность дерново-подзолистой почвы, а также выявлено положительное влияние растений на биологическую активность этой почвы.

тяг'лица в

Влияш э тяжелых, металлов на биологическую активность оочвы парового участка и в ризосфере ячменя

Вариант Глубина см Активность ферментов, Интенсивность

Идвер-хаза Уреа-за Фосфа • таза Ката-, лаза выделения сог

Паровой участок

0-5 10, а 0,8 2,8 1,6 22,0

/ фон / - 6-10 9.8 0,7 2,3 ХД 18,7

0-5 7,3 0.4 2,5 1,3 15,4

9 дозе а клерка 5-10 8,3 0,7 2,3 1,0 18,7

Фон +&& 0—5 7,9 0,5 2,5 1,4 15,4

к дозе 3 кларка 5-Ю 8,8 0,7 2,3 1.0 18,7

Фон + Мл 0-5 6,9 0,4 2,4 1.3 17,1

в дозе 1,5 кварка 5 - 10 8,8 0,6 2,3 0,9 19,3

—~— Ризосфера ячменя

0-5 13,3 1,1 3,1 2,1 24,2

■ / фок / & - 1р 12,6 0,8 8.4 1.4 20,9

Фон 0-5 7,9 0,5 2,6 Х,4 . Х&.5

в дозе 3 кларка 5-Ю . 9,8 0,7 2,7 х.з 20,4 .

Фон + К/г. 0-5 8,8 '0,6 2,7 Д.5 17,1 ,

в дозе 3 кларка 10 9,8 0,8 2,7 1,3 ' 20,9

Фоа г Мл- 0-5 7,9 0,5 2,6 1,4 18,1

в дозе 1,5 кларка 5 - ХО 9,3 0,6 2,а Х,2 20,4

г 19 -

Влияние никеля, пинка и марганца на рост, развитие и урожай ярового ячменя и .озимой тадеющы Фенологические наблюдения за ростом и развитием ячменя показали, что в вариантах с внесением никеля и марган'ш всходи появились на неделю позже, чем на контроле. Разница в развитии растений отмечалась до фазы цветения, затем сглаживалась. Очевидно,, наибольшее влияние тяжелые металлы оказали* в период всходов, ' поскольку в это время корни растения находились в слое внесения металлов / О — 5 см /. По мере развития а углубления корневой ' системы растения получали питательные вещества из более глубоких незагрязнённых слоёв в в меньшей степени подвергались действию тяжелых металлов.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами привело к изменению ферментамнной активности в листьях опытных растений / табли ца 7 /.

.■ Таблица 7 ':

Влияние тяжелых металлов на ферментахивнуп активность растении ячменя / листья - 4, 5 ярусы /

Активность ферментов*

Вариант - Каталаза Инвертаэа Фосфатаза ■■

палочная|кислая -

* Р К / фок / 4,3 £21,0 1,4 0,4 '

•се ЫС в дозе 3 кладка 4,2 43,2 0,6 ■ 0,3 •

Фок а дозе 3 кларка БД 35,9 3,9 0,3

Фон дозе 1,5 кларка 4,8 83,5 ■ 1,4 0,3

Активность каталазы выражена в мг<Н202' на I г раститель — ного материала за 30 минут; активность инвертаэн — в мг инг»рта на 10 г растительного материала за 24 часа; ах -г.л тавность фосфатаз - мг Р20д на I г растительное ткан« за 2 часа.

При внесении цинка в марганца / по фоку ПК / в листьях йч -меня повысилась активность каталазы. В варианте с никелем ката — лазная активность имела тенденцию к снижение- Па иывертазу как'"

. большое действие оказали .соли никеля и цинка) при внесении которых активность фермента уменьшалась почти в 3 раза. В варианте с марганце» ияаертаза также ингнбировалась, но в меньшей степени / в 1,4 раза /. Фосфатаэа щелочная и фосфатаза кислая по-разному реагировали на тяжелые металлы. Действие щелочной фосфатозы су -щественно- ингибировалось в присутствии никеля / в 2,3 раза / л активировалось в присутствии цинка / в 2,7 аза /. Активность кислой фосЛатазы повышалась в варианте с никелем / а 2,2 раза / к незначительно уменьшалась при внесении цинка и марганца. В - ' ра^типллх, как и в почве, более чувствительной к загрязнению почвы тяжелыми металлами оказалась янвертаза.

. Более значительное влияние на рост, развитие к урожай ячменя оказали никель и марганец. В вариантах с этими металлами уменьшилась.высота растений, существенно увеличилась общая кустистость ячменя. Эта очевидно, связано с тем, что в период всхо г-дов было выявлено повреждение точки роста растений / пожелтение и засыхание /. Отмечено сюжеиие массы I00Q зёрен:, при внесении никеля на 7,7 г, цинка - на 5 г и марганца - на 8 г/ HCPQ^ 2,5/, В результате урожай зерна ячменя достоверно уменьшился в варианте с никелем на 22 % н с марганцем — ва 3Q % относительно кон — тродя.

Тяжелые ыеталды-загрязнители накапливались в различных ор -гонах ячменя. Отмечено наиболее интенсивное накопление изучав -mux металлов а корнях, менее — а листьях, стеблях и наименьшев-в зерне. Очевидно, это -связано с защитной реакцией растений, поскольку в репродуктивных органах / зерне / сосредоточена вся генетическая информация, обеспечивающая оптимум в минеральном питании будущего проростка / Ильин, Степанова, 1979 /.

Установлено, что тяжелые металлы оказывают влияние на ¿ост, развитие и урожай озимой тцеаицы. Наиболее существенное дейст -'вне на культуру оказал» никель и марганец. Характер влияния нзу-■ чевних металлов ва озимую швенипу аналогичен действию на ячмень, но выражен'а меньаей степени.

В результате проведенных исследований установлено влияние тяжелых металлов на развитее ярового ячменя и озимой пшеницы, . Выявлено хзмененае активности ферментов в растениях, выращенных аа почвах, загрязнённых никелем, пивком к марганцем.

Последейсть-,е тя<елих металлов на биологическую активность почвы и растения ячменя Изучение последействия солей никеля, цинка и марганца, вне -сёшш.. в почву в 1979 году, на биологическую активность почвы я растения ячменя проводили в IBdO году на паровом участке и посевах ячменя. Почву на делянках в 1930 году не перемешивали, а только взрыхляли на глубину О - 5 см.

В результате проведённых опытов установлено, что тяжелые металлы оказывал:'! последействие на ферментативную активность, почвы к её дыхшгиа да паровом участке и в прикорневой зоне ячменя / таблица 8 /. Наибольшую чувствительность к остаточным количествам тяжелых металлов проявили иввертаза л уреаэа. Отмечено значительное снижение активности этих ферментов на глубине 0 — 5 см, где в основном аккумулировались тяжелые металлы. На глубине 5 - 10 см инициирование ^гермен тативно й активности менее вираже jo.

Как на паровом участке, так к в прикорневой зоне растений ячменя, через год после внесения в почву тяжелых металлов их инги -йирушее действие на ферментативную активность почвы и её дыхание проявлялось в меньшей степени, чем » год внесения.

Выявлено, что почвы, эагряэнёнг ie тяжелыми металлами, характеризуются поникены,I целчэлазной активностью. В варианте с ни — валем интенсивность разложения целлюлозы уменьшилась в 2,4 раза, с цинк.;* — в 1,8 раза, с марганцем — в 1,4 раза по сравнению с • - контролем. ■ • ■

Через год после внесения б почву тяжелые металлы оказывали * последействие на рост, развитие и урожай ячменя. Наиболее значительное влияние наблюдалось в варианте с никелем: уменьшилась средняя высота растений на 15 %, масса 1000 зёрен снизилась на , 19 %t урожай зерна уменьшился на 17 %.

Марганец оказывал незначительное влияние на рост, развитие и урожай яг еня. Выявлено достоверное снижение массы 1000 эёре.». я отмечена тенденция к уменьшению урожая зерна. VacTeHtm, выращен-■ выa на делянках с цинком, не отличались от контрольных.

Анализ химического состава ячменя показал, что и через год, после внесения в почву никель, цинк и марганец накапливалась э повышенных концентрациях в различных органах ячменя. £олее интенсивное накопление металлов отмочрно в корнях, мпнее - в лис-

, , Таблица 8

Последействие тяжелых металлов на биологическую активность +.ЛЧЭЫ парового участка и ризосферной зош ячменя

Вариант Глубина ' см Активность ферментов Шпч. хивность выделения оо2

таза ¡эа^ Фосфа-таза Ката-лаза

Даровой участок

» * Р К 0-5 12,6 0,9 2,1 1,3 20,9

/фон / 5-10 9,8 0,6 2,1 1,0 17,6

Фок +/И.' 0-5 ШД 0,6 1,9 1.2 14,3

ь доза Э кларка 5-10 8,8 0,5 2,1 0,9 14,3

Фон + ¿п. 0-5 10,1 0,7 1,9 1,2 16,5

в дозе 3 кларка 5-10 6,6 0,5 2,0 0,9 16,5

Фон 0-5 ю, а 0,6 2,0 1,1 20,9

в доза 1,5 кларка 5-Ю а, 8 0,4 2,1 1.0 18,2

Ризосфера ячменя

*.Р К 0-5 14,4 1.1 2,3 2.0 23,1

/ фон / 5 - 10 11,7 0,7 2,3 1.7 20,9

Фон + 0 -Ч ю .а 0,7 2,1 1,6 15,9

& дозе 3 кларка 5-10 9,3 0,6 2,2 1,6 20,9

ФОВ 0-5' 10,6 0,6 2.1 1,8 19,й

в дозе 3 кларка 5 - 10 9,3* 0,7 2,3 1,6 20,9

Фон 0 - 5 11,7 0,7 2,3 1,6 23,1

в дозе 1,5 кларка 5 - 10 9,3 0,5 2,2 1,6 21,5

чьях, стеблях ж, t-обенно, в зерне. '

Таким образом, ¡влияние тяжелых металлов через год после внесения на биологическую активность почвн, рост, развитие и урожай ячменя выразилось в меньшей степени, чем в год внесения. Это, вероятно, вызвано снижением концентраций подвижных форм тяжелых металлов, вследствие их фиксации твердой фазой почвы и миграции » г нижние слои почвы.

ВЫВОДЫ

X. В модельных опытах выявлено авгибирование тяжелыми металлами / -Мп., Юь , / активности ферментов дерново-подзолистой почвы / инвертаэн, уреазы, фосфатазы, дегидрогеназ, каталаэы / и дыхания почвы. Наиболее чувствительными к загрязнению почвы тяжелыми металлами оказались уреазная и инвертаэная активность, J увеличением доз тяжелых металлов повышалось их инактивиругацее дзйствае ; на ферментативную активность и дыхание почвы, биологическая активность почвы подавлялась в большей степени никелем<и цинком, чем марганцем.

2. В модельных опытах с ферментными препаратами было подтверждено ингг1ирующее действие тяжелых металлов /JUn.,1£n. / на активность уреазн, инчертазы и фосфатазн. По мере увеличения концентраций металлов усилива ¿сь инактивация ферментных препаратов. По силе чнгибирующего влияния на активность ферментных препаратов тяжелые металлы располагались в следуюисий ряд: никель > цинк > марганец. Более чувствительными к содержанию тяжелых металлов оказались инвертаза и уреаза, менее — фссфатаза.

Инактивирующее влияние тяжелых металлов на ферментные препараты а песке проявилось более отчетливо, чем на Почвенные ферменты.

3. Установлено, что в полевых условиях почвы, наиболее загрязнённые техногенными выбросали / 0,5 - 2 ил от ЧМЗ /, характеризовались пониженной активностью инвертаза / в 1,3 - 1,4 раза / с повышенной активностью дегидрогеназ, каталазн и сульфидоксидаэя

/ в 1,6 -.2,6'раза / по сравнению с контролем. Уреазная и фоофа-таэная активность загрязнённых выбросами почв отличалась от контроля незначительно.

В этом случае ингибирующее действие тяжелых металлов, выпадающих в составе выбросов, н*1 биологическую активность го чьи перекрывалось противоположим влиянием яагрязн1;тел<Г1*--мэ1:поэлечеитов / кальций, мапшЯ, сера и другие / л устрая^нкем итггуальной яяс-

- 24 -лотности. • -

4. В- полевом микроделяночном опыте установлено отрицательное влияние тяжелых металлов /JV¿ , Хл , -Мл. /, внесённых в дозах 1,5 — 3 кларка, на ферментативную активность, интенсивность выделения СО^, а также на целлалазнув и протеазную активность почвы. Отмечено, что активность ферментов и дыхание почвы в прикорневой зоне ячменя выше, чем на паровом участке. Инг («рующее действие тяжелых металлов на биологическую активность почвы проявилось в ризосфере растений в большей мере, чем на паровом участке.

2 шлевом опыте внявлйно отрицательное влияние никелш, цинка и марганда аа рост, развитие и ypoiall ярового ячменя и озимой пшеницу: замедлилось' развитие сельскохозяйственных культур, снижался урожай, инактивпровалось действие анвертази в растениях.

6, Установлено ингибирующее влияние тяжелых металлов / , &t. , <Мп,/ ш биологическую активность почвы и растения ячменя через год после их внесения. Отрицательное влияние тяжелых металлов на ферментативную активность почвы, её дыхание, а также на рост, развитие н урожай ячменя в последействии бшо выражено в меньшей степени, чем в год внесения.

7, 3 результате проведённых исследований установлено, что ферментативную активность можно использовать в качестве биоиндикатора загрязнённости дер!юво-оодаолистой почвы тяжёлыми металлами. Паи' более чувствительные индикаторы — иивертаэная и уреазиая актив —

вость почвы. Более токсичными для биологической активности почвы проявили себя никель и цинк, менее - марганец.

При загрязнении дерново-подзолистой почвы выбросами предприятий черной металлургии, в результате которого происходит улучшение ряда агрохимических свойств / кислотность, насыщенность основаниями /, ингиоируащее воздействие тяжелых металлов на ферментативную активность этой почвы может не проявиться. *

иАУ'ШО - .. ЛОАНШОВ PiiKCUiítU^Ll

.1, При диагностика загрязнённости дерново-подзолистой почвы тм^лиалл металлами по ^ерлентатавной активности следует учитывать шышао других ингредиентов техногенных выбросов на свойства почвы / к.1слэтнл4гь, нас:«йенность освоениями и др. / п её биологи -ческу ti активность.

2. Актлыисгь шыертйзи рекомендуется чсоольэовать в качестве

биоиндикатора эа1^яэнёиности почв выбросами предприятий черилй металлургии, вследствие того, что в тот фермент проявляет вис<Ж';*> чувствительность к содержанию тяжёлых металлов и уменьшению кислотности почвы, что ухудшает условия действия й«рмеита.

о, уреаэную активность рекомендуется использовать для ищщка-ши загрязнённости дернозо-подзолистых почв, тяжёлыми металлами при отсутствии в составе пыбросов значителышх количеств окислов и карбонатов кальция и мяпшя / например, выбросы предприятий, цветной металлургии /, ослабляющих ингибиружхцее действие тяжёлых металлов.

4. Рекомендуется вести особый контроль за накоплением в почве никеля и цинка, значительно подавляющих биологическую актив -ность почвы и ухудшающих её плодородие.

Материалы диссертации отражены в следующих опубликованных работах:

X. Влияние техногенных выбросов через атмосферу на фермента -тивную активность дерново-подзолистых почв. - ¡3 сб.; Повышение, плодородия лочс а производительной способности земель в интенсивных системах земледелия. Минск, с.46 / в соавторстве /,

2. Веяние тяжёлых металлов на ¿срментатишую активность почвы и развитие расте. лА ячменя. - Ьоллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. »!., вып. 27, с.27 - ¡¿О,

3, Активность почвеших ферментов в условиях техногенного загрязнения. - Химия в сельском хозяйстве. 1РВЙ, № 3, с -.30,

Л-7Ч832 <гг Ч.в.НЗ. Зяжю Ж1в Тиряи 100 Флрмлт МЛЧЯ1/10

ти)Я11яфкя вдсхм1ш Б. хмшт'.м»«*' Л«-р, п. 21

I