Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ФОНОВЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ФОНОВЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведения

На правах рукописи

КОНОРЕВА Ирина Анатольевна

УДК 63I.472.5G: 631.445.24 : 502.55 (21)

ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ 1ГОНВ ФОНОВЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ

Специальность 06.01,03 — ПОЧВОВЕДЕНИЕ

автореферат

диссертации на соискание ученой стелен» кандидата биологических наук

РАоскв а —

1 &83

н

Ь:-А

>

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета имени, М. В. Ломоносова. /

Научный руководитель ■— доктор биологических наук,

доцент Л. А. Гришина.

Официальные оппоненты — доктор биологических наук,

старший научный сотрудник Л. О. Карпачевскии,

кандидат биологических наук, ' младший научный сотрудник

Л. В: Моргун.

Ведущее учреждение — Институт почвоведения и фотосинтеза АН СССР, почвенно-биогеоценотнческая лаборатория.

Защита дтгссерташш состоится иа заседании специализированного совета К053.05.16; МГУ имени М. В, Ломоносова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан

«¿6» . . ОКТрЦрЯ . . 198? г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета, а отзывы на автореферат В ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ, ЗАВЕРЕННЫХ ПЕЧАТЬЮ, просим направлять по адресу: 119859, Москва, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения. Ученый совет.

Ученый секретарь специализированного совета И. П. БАБЬЕВА.

Л-92615 27/ХП-83 г. Объем I п. л. Зак. 1317 Тир. (00

Типография Московского лесотехнического института

Общая характеристика работы

Актуальность темы определяется ваянкы значением органического вещества в охране почв от загрязнения различными промышленными токсикантахи, соступащнми в атмосферу- В настоящее гремя масштабы развитая црешгленностя настолько велики, что существенно воздействуй1 на интенсивность развития процессов в биосфере. Почва, являясь важным компонент сш природной среды* аккумулирует поступающие в атмосферу эагряэнитеяи, которые оказывают заметное влияние на её состав я плодородие, на качество сельскохозяйственной и лесной продукции.

Важное научное к прикладное значение представляет выявление направления кзмененля основных свойств почв, в там числе её органического вещества, и скорости этих процессов под влиянием промышленного загрязнения.

Одним из,необходимых условия выявления загрязнения и токсичного воздействия на почту и растения служит создание системы показателей контроля и прогнозирования уровня загрязнения почв.

Загрязнение почв мокко выявить с помощью биоиндикаторов, биологической диагностики и итвдикядки, различных химических показателей, в тон числе некоторое показателей гуыусного состояния почв.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является изученке гукусного состояния дерново-слабоподзолистых почв в условиях различного качества и уровня аэрозагряэнення для оцешш его устойчивости а выявления индикаторных признаков его изменения. В связи е этим быки поставлены сл едущие задач»:

1. Систематизация сущеотвувцих предстаэсекиЯ о влиянии промышленного аэрезагрязненмя на органическое вещество почв.

2. Изучение некоторых острее свойств, морфологии и микроморфологии оргадопрофидей дерново-слаб оподзолистък почв, загрязненных и фоновых, с цельв возможности использования их в качестве сравнимых объектов исследований.

3. Изучение процессов изм *:ения содержания и состава водорастворимых ор:«*лических веществ а загрязненных и фоновых лесных дерново-слабоподзолистых почвах. .

4. Определение влияния црошшленного аэро загрязненхя на рад показателей гумусного состояния иеследуемых почв.

5. Исследование изменения биологической активности дерново-сдабоподзолистых почв 1 под воздействием азрозагрязнения. :

НАУЧНАЯ С.-и...-,ОГСКА Моск. соль:ко^оз а ;адвмии им. К. А,-Тимирязев

Инв. С

Объекты кссгед'раикя» Исследование гумусного состояния sons при цромкгяеннсм еэрсэагряэнении проводили на двух объектах, выбранных в пределах Сиолекско-МосковекоЯ возпызенности. Объект I расположен в Зе горе ком районе Московской области и представляет собой участок загрязнения атмосфера к почв органическими соединениями. Объект П расположен в Клине кем районе Московской области, представляет собой участок загрязнения тяжелыми ииашн и токсичшми окислами.

На объекте I на северо-запад от источника загрязнения захожено 5 опытных участков: I.I - 50 ы от источника загрязнения; 1.2 - 2ЕЭ и; 1.3 - 0,5 км; 1.4 - I ш; 1.5 - 3 вн.

На объекте П заложено 2 опытных участка: ПЛ - загрязненный участок в черте сосредоточения крупных промышленных предприятий; П.2 - фоношй участок, расположенный в 10 тот усаст ка ПЛ.

Опытные участки н&ходятся в автоморфных условиях ландшафта. Исследования проводили в ельниках разнотравных, на дермосо-слабо-подзо лкстьк почвах, отличащлхся уровнен загрязнения.

Методы исследования. При выполнении работы использовали широкий набор методов: метод» определения динамики влажности* тем- ' пературы» кислотности, "дахання" почв, метода шифомсгрфологии органического вещества почв, метода, определения содержания к состава водорастворимого органического вещества, фракционного анализе, гукуса почв, метода определения феригнтатнвной я других видов биологической активности почв (Ярихова, Парфенова, 1977; Грддкна, 1981; Кауричев, Ноэдрунова, 1962; Поноиерева, Плотникова, 1975; Орлов, ГрггЕка, 1961; Кр=еия»шмов, 1966; Галстян, 1974; Хазиев, 1976; Долгова, 1973).

Научная новизна "Работы. ■ . ■ . ■

Впервые осенено влияние елро загрязнения на совокупность показателей гунусного состояния почв (на морфологические свойства, пропессы трансформации органического вещества, динамику водорастворимых его компонентов, содержанке и распределение гумуса по щюфклю, степень гу«}жквции,тнп гунуса, уроввнь бяологической ' активности почв). • - Впервые выявлены устойчивые ж неуетойчивнвпокааателжгуцяс-■ во го состояния в условиях аэроэагрязнеяия. Ейявлена зависимость содержания в одорост ворямнх органических соединение о»- состава за. грязнящих почву токсикантов. Падчериц»та охранная роль водстхлкж.

• ->й Объект-I-,завод <,Злек?роЕзаЕгт'\ ® Объект II- заводя '"л»золокно* • -и ттеркоиетр*»

в условиях аэроэагрязненил.

ЕЬерные соряженно для однотипшх загрязненных я фомовьс поив получены сведения об уровне содержания информативных при. знаков, таких как: водорастворимые органические вещества (С, JT )f водораствортаые углевода я фенасыше соединения,иктексквность выделения 00g, ферментативная активность, некоторые показатели микробиологической активности. Практическая ценность н теаянзапия работы.

Экспериментально доказана роль органического вещества в обеспечении устойчивости морфологических к химических свойств почв в условиях аэроэагрязненая. ЕЬяадош показателя, которые могут быть рекомендованы как индикатор! загрязнения. Связь содержания водорастворишх органаwcxax соединений с интенсивностью протекания биохимически: и микробиологических процессов в.почве к зависимость кх от токсичных соединений позволяет предположить направление изменения процессов, протекахщжхв почвах при их загрязнена

Апробапия работы. Основные положения, ■ изложенные в диссертации, были доложены я обсуждены на ков^еренциишлодах ученых ИГУ (Уосжза, I9S3). .

Пубдишши. По теме диссертации опубликовано & работ в ¡? работы сданы в печать.

Структура я объем диссертации» Диссертация состоит жэ введения. сейм глав и выводов. Ока витает 1СГ7 страниц текста, 26 рисунков, 70 таблиц. Список литературы насчитывает 257 работ на рус-скак языке и 46 на иностранных языках.,

Работа выполяяхвеъ с 1980 по 1982 гг. на хафедре обцего почвоведения факультета Почвоведения ШТ.

Автор выражает ксиреннпр благодарность евоецг научному руководителю — доценту Д.А.ГривиноЙ sa постоянное внимание, добро же-* советы, помощь срж подготовке работы, а так • кафедре общего дрцкочцд? ния аа шцяфЩ*

Содержание рабом Краткая характеюшн'ша объекта. I с аагряанеиием органическими

соединениями

хашсческий состав» который с глубиной меняется от лвгкосуглян*-стого (частиц < 0,01 мм 30-31$) до тяжелосуггинистого (частиц < 0,01 ми 4I-42Í). Преобладающей фракцией является фракция крупной пыгИ) на которую приходится > 50Í. Распределение ш ло профи» указывает на обеднение их егаодэоленного горизонта.

Валовой состав исследуемых почв, изменяется по профили, как это свойственно дерново-подзоясстам почвам. В оподзоленном горв-зонте уьелжчхэается содержание окиси кремню, с одновременным уменьшением полуторных схвслов, содержание которых возрастает в иллювиальном горизонте. Содержанке углерода в гумусовом горизонте более а в нижних горизонтах составляет десятые доля процента. Валовое содержание азота меняется по профилю в соответствии с распределением органического вещества, от 0,35£ в гумусовом горизонте до сотых долей в горизонте Bj. Распределение валового фосфора изменяется по профит» аналогично полуторным окислам в достигает максимума Í0.I6Í) в горизонте Aj.

Важной характеристикой почв является наличие в них подвижных форм питательных элементов. Почвы загрязненных учдстков содержат Z-3 мгДООг PgOg, тохда как в почвах фоновых участков содержание PgOg увеличивается до 8-15 мг/100 г.. Возможно, что это связано с увепыеняем в загрязненных почвах ыалорастворимых соединений фосфора в воде содей железа, алшимия, кальция и других. Содержание подвижного калия taja» выше на фоновом участке. Питательный режим в почвах рокового участка более благоприятней, чем в загрязненных почвах.

Кгаткая характеристика объекта П с загрязнением тяжелыми металлами

Дарно ео-слаболодзолистые почвы загрязненного участка по ые-паническому составу относятся к среднесугдшшстыы, в гор. Aj содержание Физической глины > 30%. 6 нижней части профиля почва стаковитпл супесчаная. Содержание мелкого соска по всецу профилю о гол о 5 0Í. Дерносо-сд&Ооаодэолистые почвы фонового участке. легкь-еу"линистые, в гор. Aj содержание физической глины I8¡5. Вниз по прорклг отмечено утяжеление механического состава до тяжелосугли— «истого в i-cp. Bj. Преобладает фракция крупной пыли, на неё при> СК. Почв» фонового участка более тяжелые по механл-ч^елоиу -одтаву, однако верхние горизонты яочэ объекта П

могут быть сравнима. Минералогический состав исследуемых почв сходее.

Валовой состав почв участков П.Г в П.2 типичен для дерново-подзолистых почв и сходен с таковым coqs объекта I. Содержание углерода в гумусовом горизонте исследуемых почв 2,8 « 3.2Í, вниз по профилю резко уменьпается. Валовые запасы азота в гор. Aj составляют 0,34 - 0,35%. Почвы бедна по валовым запасем фосфора (О,ЕС в Aj) и калия (0,32$ в Aj). Содержание подвижных форм фосфоре. Í0,47 я 11,75 мгДООг Р;^» участки П.1 и П.2) и калия. • (2,25 к 5,0 мгДООг KgO) уменьшается в почвах загрязненного участка. Подобная закономерность отмечена л дня почв объекта I.

Почвы загрязненного и фонового участков сходны по минералогическому составу и хгмическим свойствам Выявленные отличия по механическому составу следует учитывать при обсуждении результатов исследований. Предполагаем, что влияние этих различия »а органическое вещество почв верхних горизонтов невелико.

Динамика некоторых свойств дешово-слаСоподзолистых почв

На исследуемых объектах определяли динамику влажности, температурь, интенсивности выделения COg.

Одним яэ показателей; тафахтериэутщих интенсивность биологических процессов, протекащкх в почве, является состав почвенного воздуха, главным образом содержание в нём углекислоты и тгп-леине её с поверхности почвы. Определение дагания исследуемых почв показало, что в летние сроки почвенной углекислоты наделяется в атмосферу бодьсе, чем весной и осень». Это связано с температурок, влажности), интенсивность» микробиологических процессов, с физиологическими процессами растительности, мажсицум которых приходится на zero, я дугики факторами. При загрязнении почв лриголекиы-мя выбросами происходит ослабление выделения углекислот* в течение всего приезда вегетации.

Важным показателем состояния почвы при промышленном вагряэ— нении служит её реакция. Нсследуеше почвы относятся к енлъиохке--atai (pH ltce < 4,5) в кисляи (pRKQí4,6-5,0). По величине рНдачвы загрязненных ■ фоновых участков различается незначительно. Однако, можно отметить слабую тенденции подхкеленкя подстилок ж почв загрязненного участка объекта I, я наоборот уменывение кислотности загрязненных подстилок объекта П. Что, по-вщдкмоцу, свяэаяо с влиянием фенольнвх соединения на обьежте I и Са на объекте П. Прв

этом следует утопывать, что промышленнне шфосы разнороден» ■ действие одного загрязнителя на рН почв кокет быть компенсирова-, но влиянием дз^ггого.

Микооморфология органическоговесеетва исследуемых почв

Мккроморфологическне методы исследования являются необходимым эвеном в изучении почв в иг естестееннсмсостоякии, позволяет оценить процессы, протекащие -в почве ю микроуровне» При изу— енни влияния аэроэагрязиенкя на мкжроморфологкю исследуемых почв, основное внимание уделяли органическому веществу, происхождению . отдельных форм органического вещества, их количеству. В подстилке к гумусовом горизонте загрязненных почв обнаружено много черных салистых включения с одним ш несколькими отверстиями. В подстилках и почвах фоновых участков включения подобного рода от- т сутствувт.

Водораствоппчые органические вещества в лесных загрязвенных и Фоновых яерново-сдабоподзодистых почвах

Содержание водорастворимых соединений углерода и азота

Водораетворшою органические соединения являются наиболее динамичной частью органического вещества почвы и представляют собой активный компонент почвенного гумуса (Црах, 1960; Кауричсв ч др., 1961, 1974, 1976, 1978; Пекин ндр., 1973; Садовникава» . 1976; Александрова, 1900; Орлов и др., 1975, 1981; Орлов," Гришина, 1581).

Содержание водорастворима соединений углерода, я азота имеет четкую тенденции уменьшения вниз по профилю, с максимумом содержания в подстилке. Количество ВОВ изменяется в зависимости от степени разложения растительного спада. Минимальные значения ЕОВ приходятся на весну, к середине вегетационного периода происходит некоторое увеличение содержания ВОВ, которое достигает максимальных значен?.!! в сентябре, в начале ноября количество ВОВ вновь ионика- ' етея (таблзда I).

Видимо, к сентябри, октябре высвобождается максимум ВОВ, а ;■ поздней осеньп в связи с уменьшением скорости разложения содержаг-ике ВСВ падает, что может быть вызвано такие вымыванием его в ни-горизонты почт, закреплением на месте путем образования слаборастзормоос соединений с основаниями и В результате взаимодействия с ганерадамя и органическими веществами. В подстилке мак-

стальное содереанне соединения углерода и азота пригодится на алой Ао Р+Н, а осеньо на подгоризонт Ао L • 2идгаю, процессы трансформации органического вецества наиболее интенсивны в под-горизонте AoF-tH, здесь высвобождается и максимальное количество ВОВ. Осенью кахсицук в Ао L сказан, видимо, с поступлением свежего опала и его разложением. Подстмпш характеризуются отношением водорастворимых С:н е пределах 11-17, в гумусовеы горизонте это отношение состазляет 22-39, что свидетельствует о зва-•лЕтелжом содержании а составе BOB минеральных горизонтов дерно- ■ во-сд&боподзолкстьос почв Сезазотистых органических соединения (Кауркчев, 1962).

В загрязненных почвах достоверно уменьшается содержанке углерода 20В» отмечена, тенденция к уменьшению и водорастворимо го азота. Эта закономерность прослеживается во все сроки наблодений я особенно четко а подстилке (таблица I). Видимо, вблизи источников загрязнения процессы разложения растительных остатков замедлены в связи с ослаблением микробиологической деятельности, что было подтверждено ^|анн»<и по определении биологической активности поив.

Таблица I

Содержание соединения С я я в составе ВОВ дерново-слабоподао-зйстых поев, загрязненных CI.I; П.1> и фоновых (1.5; П.2)

(мгДООр почва)

Участок Горизонт маД ■ КОЛЬ. ' сентябрь

С Я сгг С н С: н С 1 11 cs*

¿0 L 210 22 и 230 21 12 300 ¡26 13

I.I ¿0 F+H 220 23 и. 230 24 II 260 25 12

h 40 2,1 22 40 2 24 50 2.5 23

Ао L 240 23 12 250 23 13 320 28 13

1.5 Ао р+н 260 24 13 280 25 13 300 28 12

А1 40 г 24 50 2 X 50 2.5 23

Ао L 220 23 П- 270 24 13 310 27 13

ПЛ Ао р+Ч 240 24. 12 290 23 15 300 25 14

А1 40 2 24 50 1.5 39 50 /1,9 31

Продпдини» latfunu l

Уоетш Гиуосв* . «в . шва сентябрь

С Ж С:» С 'Ж 'CUf С ' ■ N Cíff

JLZ До.ь La пВ 2Ш 290 50 24 24 Z 14 14 30 320 340 55 26 25 1.9 14 - 16 34 380 370 6Q 29.. as 2И 15 17 29

Угтевсщ ш ж бвпржънвв соедянети в состава ВОВ

Расиредаютвв ьодрраивс^щци утжвооя/ш ш> дрофщр почв связано с рвецрсдажевиас гучуса. во всех жесжедуиавс почвах* Прввк-стражцп хпходноЯ вод о А ишспцц утзгеводов оясвчвк в иодсиши» & шпсорюввп Aol> а *ffo смдяеддщу»! об вхшном поступле- ■ ют умвводо» аз спада, вескожш> —ям» мх в AoF +Н. При экстракции горячей водой mxemtfic угжвводрв пиремвчавтсяв Пйдгсркэон* ао f +н. црк.втом кшггеехво угдеводрв твехячяваехея а падотвдке в Z раза, а тущеовяя таряяаат в 1,5 рвза- С<шостал*яя даишв по дяимим! оявпвЬ) ни мюм|Ш1в эваяенжя углеводов

получены в осевнке ером* мшннцм пршнаднса ка дето (таблица 2). ' Внджш, деток а перге« шнтеясжвпсД юпфобжагогичесхой двятельно-стк црожсдвдвт «нгмввая уныклащш утявводав» я осени вновь их попостая» s резудътатсраажожентясэедц: рвстштеявимх остадтов.

£ эагрязнекяых почвах сод^япивв угявяодов в составе ВОВ достоверно (таблица. 3) умйнюается со дютеиш с фонояыми участяаг-«ш (rafitwyi 2). Эта завюсиецаоетв ошичвнц. во все сроки опред»-деяхЯ углеводов к особенно дало цросхежхвается в подстилке к гумусовом гормзсятеПолученные стгдпгушся с содержанием . углерода ВОВ в зегрязигаимх ж фоновых почвах* Уменьшите; содержания умевсдов в составе ВОВ saipstsmñcc жихв можно объяснять умвпы»ннеи ведичхны распхехыпго ошдач.падяяим биологической : активности» замедление»* процессов де<дигырт растительных остатков, галфвхдеямам угхе&одов загрязнителями, поступашцми в атмосферу* ■ '

Y ТебощаЗ,

Содержанке углеводов BGB в дервово-сааботтодзодстиг гочвдс, зшрязнешпы я фсиоац (кг/100г почта) -

/часток Горизонт апрель мае юз* сентябрь ноябрь

X.I • Аоь Ао RÜ /I ••;• 80,4 37,1 26,6- 132,8 80,1 -27,7 79,3 73,0 23,2 ХЗГ,6 132,5 33,2. 183,5 160,0 .38,8

1.6 АО Ь Ао H .. 105,4 '78^5 34,8 195,6 109,0 -37Д 125.3 109.4 33,4 .192,3 168,7 49,3 aS! 72,9

П.1 Ао Ъ-¿0 Р*Н H 73,0 49,9 25,4 90,5 . 80,5 10,8 % - 90,6 73.6 21,6 143,8 137,4 25,3 161,0 92.5 17.6

П.2 Ао L АО Frit А* ■■ 162,4 89,0 34,5 109,8 99,0 40,4 104,5 96,2 25,9 175.3 - 157.4 29,4 188,5 141,0 22,7

ТаЙхжца 3

Достоверное** рцдшД сод^шмиш урдеродЕ^ jriPUBPB -и фенольныг * пцдчищ ВОВ в'заххшзнеянях ■ фонояыг почвах

/частк» Пфюои ' Угжерод" Хпювсда МП сое® дом окнкя

td ta td Раапгас

I.I 1.5 Ао £ Ао PfH h 1,Е6 6,25 2,76 ■ + 23,53 10,22 8,5С + 21,8 16,49 11,67 4■ • + >

ÍI.I II .2 Ао Z> Ао ЛН 3,93 4,38 • * ■*■ ■ 6,œ 10,61 14,45 + ■ ♦ 6.40 8.41 4,64 +

+ доетомдо (р - 0.95 s-î - 18) достоверно (р » 0,90 г 3 - tS) -

Изучение содержания фенольных соединений в почве имеет веяное значение в связи с проолеыой загрязнения Ояружаицей среда. Попадая в почву, фенодьные соединения могут изменять её структуру, разрушать некоторые минералы, образуя с содержащимися в них металлами соединения типа халатов (Кононова, Александрова, 1968), влиять на жизнедеятельность почвенной микрофлоры (Шелюг, 1966; ■ др.) и растений, на ферментативную активность почв (Долгова, 1973; 197? и др.). Анализ содержания суммы фекальных соединений в составе ВОВ показал, что их максимум приходятся на подстилку, в гумусовом горизонте количество фенольных соединений снижается в 10 раз (.таСлкцч 4). В подстилке максиму* (ренольных соединений отмечен в подгоризонте Ао ь . Видимо, прокгкая вниз по профи», фенолькые соединения закрепляются в почве, подвергаясь а дальнейшем различным изменениям. При экстракции горячей водой максиму* содержания фенол ьгесс соединения приходите* ни подгсрмзонт Ао чтс свойственно и для углеводов. При экстракций холодной воде,-ма Ао F+a и Кт не происходит полного шевеления фенольных соединений , видимо, вследствие юс лучаего закрепления t эткх горияон-тих. Максимальные значения содержания фенол ьных соединений приходятся на осенние сроки, миннцрм - на весну. Ьсеныи, при поступлении свежего опада происходит наибольшее высвобождение фенольных соединения из растительных и микробных тканей. Б дальнейшем они , используются бактериями и грибами в качестве источника углерода СЗапрометоь, 1974).

Исследуемые почвы загрязненных участхов объекта I содержат Йолысе фенольных соединений во все сроки определений по сравнению с фонозыи участком, что является результатом прямого загрязнения почв фенолами. Исследование атмосферных осадков подтведоило этот факт.

При загрязнении почв тяжелыми металлами и токсичными окислами выявлена обратная закономерность. Максимум фенольных соединений отмечен в почвах фанового участка. Видимо, при загрязнении почв происходит изменение биологической активности почв, замедление процесса разложения лигнина, основного, источника фенольных соединений и других ароматических соединений. Поскольку фенолькые ссесикения в свободном состоянии могут находиться в-бактериях и rptiiax, межно предположить, что в загрязненных почвах их меньше, *-то лсд?Еер*давт данные по микробиологической активности. Возможно также образование труднорастворимых, металлорганическнх соединений, '

Различия в содержании фенодьных соединении в почвах загрязненных и фоновых достоверны (таблица 3).

Таблица 4

Содержание водорастворима фекальных соединений в загрязненных и фоновых дервово-сдабоп одэ одистюс почвах (иг/ЮОг почвы)

Участок | Горизонт | Апрель Май | Июль | Сентябрь Ноябрь

1 Ао ь 1 60,2 1.1 ; Ао р+к ! 36.7 ; А: .! 9»3 I * 61.5 ! 86,6 ! 87,3 32,1 ( 69,6 \ 77,8 4,0 ' 3,4 1 5,1 1 63,1 6,6

! Аох. 1 31.6 ! 45.7 1 45,8 | 56.1 1.5 : Ао р+г ; 26,6 ' 2С,Э ; 26.4 ! 49.3 ; а- ь.э : х.е : з.о 1 * : 61,3 52,6 .3,8

Ао 1 32.4 П.: Ао К+Н 26,6 1 а; | 43,2 { 42,0 48,4 34,С | 31,5 ■ 39,6 2,0 . ' 2,8 : 1 56,5 44,0 5,5

1 АоХ, | 51,2 П.2 ( Аог+Н 35,5 | АХ | 7,2 64,5 1 63,9 | С3(4 50,2 } 64,1 ( 57,6 3,5 2,8 ! 3,8 65,1: 58,3 6,8

Данные потенциометрического титрования водных вытяжек псд-стилок и почв подтвердили выявленную закономерность динамики фе-нольных соединений а их содержания в почвах загрязненных и фоновых участков.

Влияние промышленного аэроэагряэнемигт на гумусное состояние дерново-слабоподэолистъсс почв

Оценка гукусногс состояния исследуемых почэ проведена по совокупности показателей) предложенных Л.А.Гришиной к Д.С.Орловым (1978).

Исследуемые дерново-слаболодзоллстые почвы ельников разнотравных имеет средаемощные подстилки. По морфологии исследуемые-почвы относятся и модер-гучусныи, распределение органического вещества в профиле - зндоыорфное. Сравнительно низкие запасы над- . стилки н повышенное содержание гумуса в перегнойно-ахкуцухятив-.

ном горизонте свидетельствуют о достаточно активны* процессах минерализации и гумификации в" исследуемых почвах» Содержание гу-»уса в пере гнойно-аккумулятивном горизонте, как правило, около

то есть среднее, но мощность этих горизонтов невелика. В связи с этим запасы гумуса в профиле низкие или очень низкие. Характер профильного распределения органического вещества типичен для дерново-подзолистых почв и его можно охарактеризовать как резко- ■■ убывающий..

Степень обогащенности азотом органического вещества по профиля исследуемых почв неодинакова, В подстилке она, как правило, очень низкая. Вниз по профилю во всех печвазс отношение С: и суживается, то есть органическое вещество обогащается азотом, растет степень его гуюфнсации. Наиболее резкий переход величины С; н габлвдается при переходе от подстилки к горизонту А|. В процессе гумификации возрастает обогащенность органического вещества азотом, хотя абсолютное его содержание вглубь по профилю уменьшается. Однако, скорость падения концентрации азота в почве йенше, чем углерода.Загрязнялцие компоненты не оказывает существенного влияния на степень обогащенности почв азотом.

Степень гумафикации преимущественно средняя, что свойственно дернсво-лодзолистым почвам зоны смешанных лесов. В.почвах за-' грязненных участков 1.1 к П.1 намечается тенденция уменшения степени гумификации. ■ '

Тип гуцуса. исследуемых почв фульваткый, лишь в пддстклкат , Сгх;Сфх > I, причём в подстилках загрязненных участков прослеживается тенденция к уменьшении этого отношения & связи с уменьем-ннем доля гуминовых кислот в состасе органического вещества. В горизонте гукусгуматно-фульваткый. Загрязнение не меняет на исследуемых территориях тип гумуса, хотя величина Сгк:Сфк на загрязненных участках уменьшается (таблица5).

Уровень содержания; и запасов органического вещества, харал- . тер расиределения лумуеа. по профиле,' степень обогапрнности аго-том, тип гуцуса. Эти показатели не выходятзапредолн градаций в условиях загрязнения.

Содержание "свободных" ПС в % к сумме ПС в гумусовом горизонте фоношх участков выоокое, находится в пределах 63-С?5Е. На ва1ряанеяшх участках количество "свободных" ГК уменьшается до среднего уровня. Ушнывепие первой фракции 1К в «ахрязнешшг почвах ж приводит, в основном, х сяпешв ссдвцамния, суш» ПС в со-

гз

' Таблица б *

Показатели гдосного состояния дерково-слабшодэолистых почв (горизонт-А^) .

30даЕ*аТ:

Запасы органического. вещества в слое 20 см,

т/га

Признак

гумуса,

гашенном 1,1;: л /

тон

Степень -„. . СгкЛобщ х 1С

Гил гумуса, / ЗгкЛфк.

Запас водораствор. углерода в слое.,■

^'кг/га-

Запас водрраствор, углеводов в слое ;

кг/га

Запас водораствор. " юлов в слое

кг/га

Содержание свободных IX, % 1

к суше

»держание ГК.связ. Са, % к сумме. ГК

прочно— к сумме

^¿шэ.ПС,

Содержание негидро-лнз. остатка; %, к общ. ■

Оптическая длвтиост^высокая.

Ее кг/мл

У ч а.е ток

1.1

среднее^

низкие

39,29-.

гуматно-фульват-ный -0,6 :

540, . , 400

63 .

©ч.низкое 7,3

высокое 29,6

оеднв©'

1.6

низкое;

54,03 средняя

высокая ■ 30,6 .

гуматно— фульват-

НЫЯ ' '

0,9

ббо;

II,7

580

48

высокое 62,7

высокое . 37,3

низкое 34,3

очень веская

ЛЛ

низкие 35,97

гуматво-фульватный 0,7

300 .

160

. 49

оч. низкое 16,0

высокое 29,6

высокая 10,2

. П. 2

низкие

47,20 средняя

высокая 30,5

гуматно-фульват-ни4„ . 0,9. ;

600

250 .

63

высокое 67,0

оч. низкое 1,4

высокое 31,6

низкое 34,4

высокая 10,4

ставе гумуса почв участков 1.1; П.1.

Содержание II фрашки ПС, связанных с Са низкое и от суммы . ГК составляет 1-15%. 3 загрязненных почвах этот показатель имеет 5олее Еысокие значения. П фракция ПС повторяет закономерности распределения Са по профили к изменяется соответственно содержание его а загрязненных и Фоновых почвах.

Содержанке прочное вязаншх ГК имеет эыеокие значения, более £0? от суммы ГК. Прослеяивается тенденция уменьшения этого показателя ? загрязненккх почвах.

НегидролизуеиыЯ -остаток имеет среднее значение — 40-60^. По уре приближения я объекту загрязнения учеличиэается доля остатка з составе гуууса верхних горизонтов.

Оптическая плотность гухаюв а подстилок и почв, подверженных загрязкен/с, несколько нкже, чем фоновых почв. ГК загрязненных почв, вдао, обедкс:-щ хрокофорньаш группа»! и, возможно, .представлены мене«? чочденсирсаакныки молекулам.

Почвы, подверженные промышленному загрязнению, содержат зо фракциях гумуса псЕыиеннзе Аличество , по сравнения

с фоне тот учаетхелн. Возможно, уменьшение доли свободных ГК и увеличение гуминое в заг-й1яж;кньос печвах связано с образованием органически* зеществсм с металлами и другими загрязнителями труднорастворимых соединений.

Влияние аэвоз&грганевяя яа биояог^-ескую активность лргвово-слабоподзолткг'ух почв

изменение чисде^ност» мнкроооганизмоЕ при загрязнении почв

Влияние загрязнения на биологическую активность погз исследовали не только по интенсивности рцдеяения С02, но а прямыми методом, Подстудкч н почва загр.чзкекнкх участков 1.1; П.1 на газоне азотобитера образуют стерчлъные зочы диаметром от 5 да 6,5 см (та^липа б), что свидегедьствует о иалкттии токелчных веществ о загрязненных почвам. Присутствие в почве токсичных соединений приводит к изменении в составе почвенной Сиоти. В загрязненных почвах уменьшается (в 1,5 - 2 раза) количество микроорганиэ-ков, учитываемых на среде Ш1А (таблица 6). Исключением является увеличение количества микроорганизмов в подстилке загрязнзнных почв объекта. I по сравнена» с фоновым участком. Возможно, что его связано с значительным увеличением в подстилке микроорганизмов, растущих на фекальной среде. Чевлетюсть бактерий на фенольной

среда загрязненного участка I.I составляет в Ао - 327,4 тыс/р{ в Aj - 734,7.тыс/г, тогдакак на фоновом участке в подстилке не обнаружено бактерий, растут?« на среда с фенолом, a a Aj они составляют 83 тыс/г, что в 9 раз меньше, чем при загрязнении почв органическими соединениями. Видимо, призагрязненш почв феноль-тшя соединениями происходит развитие бактерий, активно исполь-эушрсс фенол в качестве субстрата жизнедеятельности, что способ-ствуетразруианию токсичных соединений. '

Штересно отметить, что количество бактерий, растущих на фенолы) ой среде, вьше в загрязненных почвах не только объекта I, но . и объекта П. Хотя содержание фенольных соединений в загрязненной почве объекта П, напротив, несколько.меныпе, чем в почвах фонового участка. Видимо, в загрязненных почвах отдегъше группы микроорганизмов приспосабливается к токсичному воздействие загрязнителей и способны развиваться в caica неблагоприятных условиях, в частости на фенольной среде. Для загрязненных почв объекта I характерно преобладание среди фенооиспольэухщих микроорганизмов • корннеаодобных бактерий, а для почв объекта П - споровых. В почвах загрязненных участков снижается содержание Bacillus mjooldea (таблица 6). Математическая обработка полученных данных показала достоверность различий содержания микроорганизмов в почвах загрязненных ж фоновых.

Действие' rrywMHmifwwioro аэрозагряэнения на Ферментативную активность чесново-слабоподэолястых почв

. Ферментативная активность почв служит показателен биологической активности и может быть методом диагностики и индикации загрязнения почв.

Изучали влияние аэрозагрязнения почв на полифенолоксидаэную, дегпдрогеназную, протеазнуо и липазную активности почв.

Ферментативная активность исследуемых почв в летний период виве, чем ранней весной и осенью, что соответствует динамике биологических процессов, протекающих в почве ж доетигапцюе максимума в летний период;

Таблица 6,

Некоторые показатели микробиологической активности дерново-слабоаодзодистык почв

Участок Горизонт Токсичность почз по отншенив к азотобактеру ( а зоны лизиса,см) Численность бактерий на МПА, млн/г почвы Численность бактерий на фе-нольной среде, тыс/г почвы Численность Вас. щусо1йев. тыс/г почвы

1.1 Ао V 5,0 6,5 2,64 0,84 927,4 734,7 42,2 38,8

1.5 Ао А1 0 0 1,64 1,54 мо обнаружено 83,0 47,2 122,7

П. Г Ао А1 5,0 5,5 0,81 0,93 17,8 111,6 43,9 68,9

П.2 Ао А1 0 1,0 ■ 1,10 1,25 не обна— ^9 73,3 123,3

Генетические горизонты дифференцированы по феуыентатианои активности, максимальные ?начек?я отмечены для слоя подстилки Ао ад.

При загрязнении почв тяжелыми металлами и токсичнша окислами отмечено снижение полифенолоксидазной, дегидрогеяазной, взааэ-ной активностей, в то же время протеаэная активность практически не меняется. Снижение ферментативной активности в загрязненных почвах обьькта П согласуется с укгньшением численности мжхроорга-

ККбЫОВ.

В случае, когда загрязнителями почв является оргвягческке соединения, в частности фенолы, выявлено повышение активности по-лифбнолоксвдаэы, в то время как активность депщрогеказы, лкиааы снижается. В загрязненных почвах объекта I отмечено вомшымое по сравнению с фоновым содержанке фенодьных соединений (как результат прямого загрязнения ими), которые обусловили увеличение более, чем на порядок численности групп микроорганизмов, исдожьзущжх "

фенол в качестве единственного источника углерода. Развитие э^ол грушш микроорганизмов, по-видимому, и приводит к повышение по-лнфенолсксидазной активности в загрязненной почве объекта I,

Различия шшфенолоксидазной, дегидрогеназной, липазной активностей между почвами загрязненными и фоновыми достоверны во все сроки определений.

Выгода

I* ГУМУсное состояние исследуемых дерново-слабоподзолистых почв характеризуется средним уровнем содчрдания органического вещества* реякоубыващим характером распределения гумуса по профилю, средней степенью обогащенности азотом, гуматно-фульватным типом т^цуса.' &ти свойства можно считать устойчивыми, они остаются сравнительно стабильными в условиях аэрозагрязнения средней интенсивности.

2. На фоне сохранения типа гумуса в почвах загрязненных участков намечается тенденция уыгньяекия Сгк:Сфк, возрастает доля нэ-гадралнзуемого остатка.

3. Фракционный состав гумусовых кислот исследуемых почв типичен для дерново-подзолистых лесных почв; в составе гут*.адовых кислот доминирует I фракция, в. составе фульвокислот - 1а н I фракции. 3 условиях аэроэагрязнения достоверно возрастает содерясЕниз

П фракции гуманоиде кислот, уменьшается содержанке I фракции. Во фракциях гуцуса возрастает содержание 2а , Си .

4. Подстилка принимает на себя основную нагрузку аэрозагрязнения. Действие поступащих токсикантов резко убывает в подпод-стилочном горизонте.

5. При загрязнении почв тяжелыми металлами н токсичными окислами в почвах уменьшается содержание водорастворимых органических соединений (С,н ), в том числе углеводов и фенольных соединений, содержание которых в загрязнении почтах достоверно отличается от фоновых.

6. Загрязнение почв органическими компонентами на фоне уменьшения водорастворимого органического вещества, в том числе углеводов, сспроиседаетея накоплением фенольных соединений, как следствие загрязнения ими рэчв.

7. Еря загрязнении почв тяжелыми металлами и токсичными окислами происходит снижение биологической активности почв, которое проявляется в падении интенсивности выделения С02, уменьшении чи-

сленности учтенных микроорганизмов, понижении полифенохокецдаэ-ной, дегидрогеназной, липаэной активностей, проявления токсичности почв.

в. При загрязнении почв органическими соединениями увеличивается количество м/о, учитываемых на фенольной среде, увеличивается полифенолоксидазиая активность почв, однако активность дегедрогекаэы, липазы снижается. Загрязненные почвы обнаруживает токсичность.

9. Совокупное определение содержания водорастворимого орга^-нтееского вещества и углеводов, а тага» таких показателей как, выделение почвакн СО^, их дегидрогеназной и лшазной феркеитатна-кюс активностей, прямое определение токсичности почв со откоиетаэ к азотобактеру но гут быть рекомендованы как нкфоритфувцие о за-гряЕнении показатели при условии сравнения их с соответствухцимя незагрязненными почвами.

Список работ по теке диссертации

1. Изменение потока, углеводов я фенолов в лесных дерново-подзолистых почаах фоновых и техногенных ландшафтов. 6 кн. Биогеохииический круговорот веществ. М., Наука, 1982, с.101.

2. Влияние аэрозагрлзнения на состав химических компонентов и свойства подстилки ельников разнотравных. В кн. Роль подстилки в лесных биогеоценозах. М., Наука, 1983, с. 93-95.

3. Защитная роль подстилки приатмосферном загрязнении поив. Там же» с. 49-50 <в соавторстве).

4. Изменение некоторых параметров truycHoro состояния лесных дерново-подзолистых пода при аэроэагрязнен^. Труды У1 конференции молодых ученых. М., ИГУ, 1983, с. 93-103.

5. Гумусное состояние дерново-подзолистых почв и влияние на него азрозагрязнекия. Вестник ИГУ (в соавторстве, в печати).

6. Влияние аэроэагрязневвя аа биологическую активность дерновс^-подзолистых почв. Биологические науки, (.в соавторстве, в печати).

Phe changes 1д component cotnrpositian of о£. eoddy-podzo—

lie soils under -the intact of airborne pollution* International eymposinn "Emma et planta Tin". Prague, 19ЭЗ» p-