Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

РОЛЬ АКТИВНЫХ СООБЩЕСТВ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРОЦЕССАХ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ПОЧВОГРУНТОВ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "РОЛЬ АКТИВНЫХ СООБЩЕСТВ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРОЦЕССАХ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ПОЧВОГРУНТОВ"

А £№>

На правах рукописи

ПРОХОРОВ Илья Сергеевич

РОЛЬ АКТИВНЫХ СООБЩЕСТВ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРОЦЕССАХ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ПОЧВОГРУНТОВ

Специальность 03.00.27 - Почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Почвенном институте им, 8.В. Докучаева РАСХН

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук, в.н.с.

Василенко Елена Сергеевна

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук

Белобров Виктор Петрович

- доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мерзлая Генриэта Егоровна

Ведущая организация - Московский государственный университет

им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, кафедра биологии почв

Защита состоится «21» декабря 2006 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д.006.053.01 при Почвенном институте им. В.В. Докучаева гю адресу: 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7, факс (495)951-50-37.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим направлять ученому секретарю диссертационного совета. Автореферат разослан «21» ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук,

И.Н. Любимова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и новизна исследования. В связи с возрастающей техногенной нагрузкой на почвы урбанизированных территорий, чрезвычайно важно создать различные способы очистки городских почв от загрязнения. Одним из таких методов является метод периодической замены верхних слоев городских почв искусственно созданными почвогрун тами. Использовавшиеся ранее почвогрунгы не имели устойчивости к антропогенному воздействию в условиях крупного мегаполиса и до радировали в течение 2-3 лет. Актуальным вопросом стало промышленное производство почвогрунтов с оптимальными параметрами, обладающих высокой биологической активностью и сохраняющих плодородие в течение длительною периода времени. Производство таких почвофунтов с использованием отходов городского строительства (котлованные и иные грунты) является актуальным и инновационным как в научном, так н в экономическом плане.

Степень изученности проблемы. Освещение вопросов состояния городских зеленых насаждений и реабилитации антропогенно преобразованных почв является объектом внимания многих научных и правительственных учреждений особенно в последнее время. Освещение этих проблем находит отражение в работах Курбатовой A.C. (2003), Башкина В,Н. (2004), Савина Д.С. <2003), Касимова Н.С. (2004), Строгановой М.Н. (2003), Прокофьевой Т.В. (2003), Самаева С.Б. (2003), Мотузовой Г.В. (2000), Протопоповой Т.И. (2005) и др.

Проблемы агроэколог и чсс кого функционирования органического вещества почв и применения органических удобрений рассматривались в работах Иванова А.Л. (2003), Захаренко A.B. (2004), Сычева В.Г. (2004), Каштанова А.Н. (2003), Завалина A.A. (2005), Мерзлой Г.Е. (2004), Еськова А.И. (2004), Семенцова А.Ю. (2005) и др. _ ___.__

лУ-МСХА имени К.Л Тимирязева ЦНБ имени Н Желгзнова Фонд научный литературы

Вопросам современной биотехнологии и микробиологическим аспектам существования почв и грунтов уделяется большое внимание в работах Тихоновича И.А. (2003), Скрябина К,Г. (2001), Воронина A.M. (2001). Архипченко И.А. (2006). Винарова А.Ю, (2002), Инишевой Л.И.

(2003). Кудеярова В.Н, (2001), Умарова М,М. (1996), Степанова А.Л.

(2004) и др.

Цель и задачи исследования. Целью исследования было определение роли активных сообществ микроорганизмов в увеличении биологической активности искусственных почвогрунтов, создаваемых с использованием нового органического удобрения.

Для достижения поставленной в работе цели решали следующие

задачи:

- изучить процесс создания искусственных почвогрунтов при смешивании котлованных, грунтов, торфов и компостов;

- оценить плодородие созданных грунтов по биомассе газонных трав и агрохимическим характеристикам;

- оценить биологическую активность почвогрунтов;

- предложить наиболее оптимальные рецептуры почвогрунтов; Основные защищаемые положения.

- новое органическое удобрение содержит в своем составе комплекс активных микроорганизмов, которые ускоряют процесс создания плодородных почвенных грунтов;

- высокая биологическая активность создаваемых почвогрунтов может свидетельствовать об активном биологическом преобразовании котлованного грунта, что свидетельствует о начале первичного почвообразовательного процесса;

• использование новых технологий создания плодородных почвенных грунтов на основе высвобождающихся котлованных фунтов эконо-

ми чески целесообразно и может решать экологические проблемы крупных мегаполисов.

Апробация работы. Основные положения работы представлены на Первой научной школе Балтийского региона «Агробнотехнология на основе взаимодействия корневой системы и микроорганизмов» (Каунас, Литва, 2005), Международной научно-практической конференции «Торф в решении проблем энергетики, сельского хозяйства и экологии» (Минск, Беларусь, 2006), Международной научно-практической конференции «Агро-экологические проблемы использования органических удобрений на основе отходов промышленного животноводства» (Владимир, Россия, 2006), а также материалы диссертации включены в Проектно-нзыскательекую работу «Технико-экономическое обоснование создания технологии переработки котлованных фунтов для приготовления иочвогрунтоа» (Департамент градостроительной политики, развития и реконструкции города Москвы, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, результаты эксперимента, выводы, приложения и библиографический список. Материалы изложены на 140 страницах, содержат 21 рисунок, 23 таблицы. Список литературы включает 136 источников.

ОБЪЕКТЫ II МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования быки почвенные грунты различного состава и дер н о во-гюдчол 1 тега я почва. Для их исследования в 2003 г, на Центральной опытной станции Нсероссийекого НИН агрохимии им. Д.Н. Пря-нишннкова (Московская область, Домодедовский район, пос. Барыбино) был заложен полевой мнкроделяночныи опыт. Компоненты фунтовых смесей перемешивали между собой и набивали в вегетационные сосуды без дна размером 25 х 25 х 3) см. 1. Cxe.ua опыта

1. Контроль {котлованный фунт)

2. Конфоль + компост, 50 т/га

3. Грунт стандартный (котлованный фунт: торф 2:1)

4. Грунт стандартный + компост, 15 т/га

5. Грунт стандартный + компост, 7,5 т/га

6. Контроль (без высадки трав)

7. Дерново-подзолистая почва.

Повторность опыта четырехкратная. Количество сосудов - 24 шт. (6x4).

В сосуды разбросным способом высевали газонную травосмесь? рай [рас многолетний (3 части), овеян и на красная (3 части), мятлик луговой (2 част»), полевица тонкая (I часть), тимофеевка луговая (1 часть). Норма выссва смеси газонных трав из расчета 40 г/м3. Семена заделывали и поливали для ускорения прорастания.

Опыт был типичен и репрезентативен, так как условия его проведения соответствовали климатическим и агротехническим условиям города Москвы, наблюдения велись в течение 4-х лет, 2. Компоненты почвенного грунта

Одним из основных компонентов при создании искусственных почвенных грунтов является перемешенный котлованный фунт. Процентное содержание котлованного фунта »создаваемых почвенных фунтах — 50-60%.

Образец грунта котлованного отирали с глубины 16 м. По морфологическим признакам - это материнская порода, имеющая темно желтый цвет, столбчатую структуру и очень плотное сложение. По фанулометрическому составу — глина (более 40% частиц илистой фракции). По агрохимическим показателям (см. табл. I) укачанный фунт относится к низкоплодородным и для вырацшвашш растений чребует коренного улучшения, путем обогащения органическими удобрениями.

Таблица 1

Агрохимическая характеристика котлованного грунта

Показатель Результат

Кислотность (рНКп)> ед. рН 5,46

Массовая доля органического вещества, % 0,2

Массовая доля азота нитратного (N0^"), мг/кг 3,5

Массовая доля фосфора подвижного (Р;05), мг/кг «90

Массовая доля калия обменного (КгО), мг/кг 78

В опыте был использован торф низинного типа, отличающийся слабой кислотностью, высоким содержанием азота и золы.

Таблица 2

Агрохимическая характеристика тор» »а

Показатель Результат

Кислотность (рНкп)) ед. рН 5,15

Массовая доля органического вещества, % 46

Массовая доля азота нитратного (N03"), мг/кг 45

Массовая доля фосфора подвижного (Р^О^), мг/кг 160

Массовая доля калия обменного {К20>, мг/кг 162

Грунт стандартный готовили с учетом практических рекомендаций Академии коммунального хозяйства им. КД. Памфилова, ОАО «МОСИН-ЖЗЕЛЕНСТРОИ» и других. Он представлял собой смесь фунта коглованно-го с торфом низинным в объемном соотношении, соответственно 2:1.

Таблица 3

Агрохимическая характеристика грунта стандартного

(грунт котлованный : торф в соотношении 2 : I)_

Показатель Результат

Кислотность (рНка), ел. рН 4,45

Массовая доля органического вещества, % 5.7

Массовая доля азота нитратного (N03 ), мг/кг 3,9

Массовая доля фосфора подвижного {Р1О5). мг/кг 580

Массовая доля калия обменного (К^О), мг/кг 54

Для коренного улучшения укатанных фунтов в опыте в качестве органической добавки использовали компост «ПИКСА» марки Люкс, производимый согласно ТУ 984 Ы)0 М54203 72-2003. Компост «ПИКСА» отличается ог аналогичных продуктов тем, что после завершения процесса компостирования, осуществляемого в промышленных установках (ферментерах), его обогащают биологически активными добавками. Добавки представляют собой штаммы агрономически ценных микроорганизмов (азотфиксаторы - Azotobacter chroococcum, Beijerinckia fluminensis, фос-фатрастворяющие - Bacillus megatherium, калийразлагающие - Bacillus mucilaginosus), витамины, аминокислоты, индол илу ксусную и гибберелли-новую кислоты, микроэлементы.

Таблица 4

Содержание питательных элементов в «СК «ПИКСА»

Показатель % масс, к сухому остатку

Влажность 51,0

Массовая доля органического вещества 68,0

Массовая доля общего углерода 39,5

Массовая доля общего азота 2,15

Массовая доля общего фосфора (Р;О.0 2,67

Массовая доля общего калия (К->0) 0,41

Дер ново-подзолистую почву отбирали с территории окружающей опыт, она расположена на юге Московской области, на водораздельном участке рек Пахры и Ссверки. Почнообразующая порода - морена Днеп-

ровского оледенения, которая перекрыта безналу иным к суглинками и глинами. Среди почв дерново-подзолистою типа преобладают слабо- н сроднен од зол истые, по гранулометрическому составу относящиеся к средним суглинкам, которые в иллювиальном горизонте сменяются тяжелыми суглинками и легкими глинами. 3. Методы исследований.

Образцы грунтов в 2004-2005 гг. отбирали из вегетационных сосудов почвенным буром на глубнну 15-20 см, в 2005-2006 гг. из прикопки брали образцы среанесу глинистой дерново-подзолисто Л почвы с глубины 20 см, В 2006 г, грунты извлекли из сосудов полностью.

Агрохимические характеристики образцов 2004 и 2005 гг, определяли стандартными методиками (рНнзи, органическое вещество (но Тюрину), подвижный фосфор и обменный калий {но Кирсанову), гидролитическую кислотность {по Каппену), поглощенные основания (кальиин и магний)) в аналитическом центре Почвенного института им. В.В. Докучаева, образцы 2006 г. исследовали в испытательной лаборатории Н11ИСХ ЦРНЗ {аналогичными методиками, кроме органического вещества (но прокаливанию в муфельной печи, ГОСТ 26213-91)),

Численность активных сообществ микроорганизмов определяли методами посевов на твердые питательные среды (крахмал-аммиачный агар, мясо-пептонный агар, среда Эшби (Методы почвенной..., 1980)), а также на жидких питательных средах (среда Виноградского (определение анаэробных азотфиксаторов), среда ГНД (бактерии группы нитратного дыхания — деиитрификаторы (Ильина, Фомина)).

Активность азогфиксации определяли тзово-хроматографнчсскнм методом в модификации кафедры биологии'почв факультета почвоведения МГУ им, М.В. Ломоносова на газовом хроматрафе СИгот-4-1 иламенно-ионизашюнным детектором, газ-носитель- аргон.

Измерения скорости эмиссии СОг из почв проводили на газовом хроматофафе (модель 3700/4 Московского опытного завода «Хроматограф») с детектором по теплопроводности, газ-носитель - гелий.

Санитарно-эпидемиологические н радиологические исследования почвенных фунтов проводили в ГЦАС «Московский» и НИИСХ ЦРНЗ по соответствующим ГОСТам, МУ и СНиПам.

Статистическую обработку данных проводили стандартными методами («Методика полевого опыта». Доспехов Б.А.; «Математическая статистика в почвоведении», Дмитриев Е.А.)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

/. Биомасса гтомшх трав

Каждый год исследования проводили по 2 укоса газонных трав за вегетационный период (конец июня - начало июля и конец августа - начало сентября).

Рис. I, Общая биомасса газонных трав (2003-2006 гг.)

К

Биомасса трав на контроле минимальная, что свидетельствует о низком плодородии котлованного фунта.

Смешение котлованного грунта с низинным торфом дает прибавку биомассы, но она незначительная.

Все варианты с использованием компоста как при смешивании с котлованным, так и со стандартным фунтом отличались наивысшей биомассой трав. Максимальная прибавка получена при использовании компоста в дозировке 15 т/га.

2. Агрохимические характеристики грунтов

Таблица 5

_Агрохимическая характеристика грунтов в 2004 г. _

Вариант опыта рНшо Орг. веще-ствот % рго5, мг/кг к2о, мг/кг нг Са^ Мс"

1 6,04 0,33 286,5 105,3 1,78 17,4 4,88

2 6,34 0,59 521,0 111,9 1,47 14,76 4,06

3 5,74 5,3 462.8 103,5 3,63 14,40 3,15

4 6,05 5,18 455,0 90,3 3,54 15,81 3,63

5 5,97 4,17 498,8 95,1 2,68 16,13 3,61

6 6,44 0,77 404,5 120,4 1,12 13,89 3,31

Примечание. Для фосфора и калия приведены подвижные формы.

По данным таблицы 5, можно сказать, что в контроле содержание органического вещества и питательных элементов наименьшее, за исключением подвижного калия. Биомасса газонных трав в этом варианте также наименьшая. В вариантах с испытуемыми фунтами содержание подвижного фосфора наибольшее, а обменного калия отличается между вариантами незначительно. Содержание питательных веществ в котлованном фунте без посева трав (вариант 6) выше, чем в контроле, так как выноса элементов с растениями не происходит.

Таблица 6

Агрохимическая характеристика грунтов в 2005 г.

Вариант опыта рНц1(> Орг. вещество, % Р;0;, мг/кг к2о, мг/кг нг Са^ мг*

1 6,54 0,07 470,9 109,6 1,87 14,56 4,24

2 6.57 0,59 536,0 98,7 1,47 13,33 3,64

3 6,18 3.85 409,5 90,3 2,94 19,33 3,65

4 6,19 6,16 526,0 90,3 3,46 15.24 3,35

5 6,13 5,5 593,3 98,7 3,63 14.79 3,23

6 6,59 0,16 459.0 135.4 1.38 15.51 4,23

7 6,16 1,87 374,8 228,8 2.6 11,44 2.06

Примечание. Для фосфора и калия приведены подвижные формы.

Из таблицы 6 видно, что с течением времени в фунтах происходит небольшое подщелачивай не среды. В вариантах 4, 5 увеличивается содержание иронического вещества, происходит увеличение содержания подвижного фосфора. Величина гидролитической кислотности, а также содержание кальция и магния остается практически на уровне предыдущего года. Дерново-подзолистая почва, которая является зональной для территории Московской области, характеризуется нейтральной реакцией среды, низким содержанием органического вещества и достаточно высоким уровнем подвижного фосфора и обменного калия.

В августе 2006 г, образцы были извлечены из сосудов, высушены, гомогенезированы и проанализированы по агрохимическим параметрам.

Таблица 7

Агрохимическая характеристика грунтов в 2006 г._

Вариант опыта рНнго Орг. вещество, % Р2Оч, мг/кг КзО, мг/кг N. мг/кг

общий под в. обшнй под в. общий ыо3- МН<+

1 7.59 0,36 1531,3 221,8 1887,5 60,5 209,2 1,21 5,87

2 7,45 4,88 1482.3 368,8 1455,5 49,8 812,8 1,71 6,95

3 7,33 6,75 1449.5 219,5 1520,3 53,0 1013,8 2,02 4,51

4 7,18 7,42 1319,5 248,3 1235,0 52.5 1238,2 2,72 8,46

5 7.2 7,07 1377,3 220,3 1422,5 37,5 966,1 1,98 7,14

6 7,54 0,36 1946,5 337 3017,5 68 222,8 1,55 7,27

7 7.0 3,06 2333.0 191 2239,0 150 963,3 3,23 13,1

В 2006 г., как и в предыдущие годы, кислотность в контроле н испытуемых вариантах различалась незначительно, и реакция среды продолжала подщелачиваться. Содержание органического вещества значительно увеличивается при использовании торфа (стандартный фунт, вариант 3) и становится еще выше при добавке компоста (варианты 4, 5). В 2006 г. органическое вещество определяли методом прокаливания, поэтому результаты отличаются от предыдущих лет, но общая зависимость остается неизменной.

Содержание подвижных форм фосфора и калия в испытуемых вариантах различается незначительно с общей тенденцией по снижению содержания подвижных форм, что связано с поглощением питательных элементов газонными травами и ее лучшем развитии по сравнению с контролем. Количество подвижных форм в тоже время остается на высоком уровне и позволяет сделать вывод о возможном дальнейшем использовании этих фунтов.

При сравнении данных агрохимических исследований в начале (2003 г.) и в конце опыта (август 2006 г.) можно сделать следующие важные выводы:

• происходит общее подщелачивание фунтов во всех вариантах.

• содержание органического вещества наибольшее в испытуемых вариантах по сравнению с контролем.

• количество подвижных форм фосфора постепенно снижается а связи с поглощением его растениями.

Однако, баланс содержания подвижных форм азога, фосфора и калия в испытуемых фунтах поддерживается за счет активной деятельности штаммов агрономически ценных микроорганизмов, которыми обогащен использованный в опыте компост. Именно этим объясняется факт, что при большем росте и развитии газонных трав в вариантах 2,4 и 5 концентрация питательных веществ остается на высоком уровне.

В 2006 г, был проведен анализ содержания валовых форм элементов питания, а также доступных форм азота с целью изучения доли доступных (подвижных, обменных) форм от общего (валового) содержания элементов, Из полученных данных можно сделать выводы о том, что при росте и развитии растений идет процесс активного поглощения элементов питания. Так, почти все содержание доступного азота было поглощено и его концентрация в грунте в ав1усте минимальна. По всей вероятности, большая часть необходимого азота была связана из атмосферы азотфиксаторэ-ми, т.к. биомасса газонных трав оставалась на высоком уровне. Доступные формы фосфора и калия растения получали из компоста, о также благодаря микроорганизмам, разрушающим материнскую породу, которыми был обогащен компост.

3, Экологические показатели грунтов

Был проведен анализ соответствия качества создаваемых грунтов требованиям Постановления Правительства г, Москвы №594-ППМ от 09.08.2005 г, («О внесении изменении и дополнений в Постановление №514-ППМ «О повышении качества лочвогрунтов в городе Москве» от 27,07,2004 г.). Анализировали показатели санитарно-эпидемиологической, радиационной и химической безопасности.

Таблица 8

Санитарно-эпидемиологические показатели грунтов_

Вариант опыта Микробиология

БГКП Энтерококки Сальмонелла Гельминты

1 1.0 - не обн. -

2 1.0 - не обн. -

3 1.0 - не обн. -

4 1.0 - не обн. -

5 1.0 - не обн. -

6 1.0 - не обн. -

7 0,01 - не обн. -

Допустимый уровень не <0,01 1-10 0 0

Таблица 9

Содержание тяжелых металлов в грунтах

(валовые формы, атомнс^алсорбционный анализ)__

Вариант опыта Н5 | Ая | 2п I РЬ | С<1 | Си | ЬП

мг/кг

I 0,0175 2,12 4,7 5,2 <0.1 2.0 1.7

2 0,075 1,38 5.8 3,4 <0,1 2.2 1,9

3 0,0175 1,50 3,7 5.2 <0,1 1.8 2.1

4 0,0325 1,27 4.2 3,4 <0,1 1,6 2,1

5 0,0175 0,88 4,2 4.8 <0,1 1,9 2.1

6 0,175 4,10 4,3 5.7 <0.1 2,6 1.6

7 0,325 1.17 4,1 4.2 <0,1 3,3 1,5

Допустимый уровень <2.0 <10,0 <220.0 <130,0 <2,0 <132.0 <80,0

Все варианты опыта соответствуют требованиям безопасности ноч-вогрунтов. Содержание тяжелых металлов в вариантах опыта варьирует незначительно. Использовавшиеся компоненты ночвогрунтов не были загрязнены тяжелыми металлами, позтому их содержание в готовых фунтах не превышает допустимых значений. Можно отметить незначительное снижение их содержания в вариантах с применением компоста. Концентрация иинка и меди в то же время представляет собой важную величину в качестве наличия необходимых микроэлементов, обусловливающих благоприятный рост и развитие растений. Незначительно меньшее их содержание говорит о потреблении газонными травами этих элементов для лучшего роста.

В созданных фунтах были проверены показатели зкологнческоП безопасности (содержание природных и техногенных радионуклидов, а также остаточных количеств пестицидов), определение которых также является важным требованием к используемым фунтам. Здесь значительную роль играет качество используемых компонентов (котлованный грунт, торф, компост и др.).

Необходимо отметить, что в вариантах с использованием компоста удельная активность природных радионуклидов была незначительной (табл. 10).

Таблица IО

Показатели экологической безопасности, мг/кг_

Вариант опыта Радионуклиды Пестициды

Природные Техногенные ГХЦГ ддт ГХБ

К Яа ТИ Сз 5г

1 217 14,5 16 — — <0,001 <0,015 <0,001

2 300 13 20 — — <0,001 <0,015 <0,001

3 175 11 20 — — <0,001 <0,012 <0,001

4 204 7 20 — — <0,001 <0,015 <0,001

5 252 9 18 -- — <0,001 <0,015 <0,001

6 270 17 21 — — <0,001 <0,017 <0,001

7 500 27 33 — — <0.001 <0.015 <0,001

Допустимый уровень Сумма <370* Сумма<1** 0,] 0,1 0,1

Примечание. «--» - ниже предела обнаружения (<3), «—» — ниже предела обнаружения (<1). * Сумму рассчитывают по специальной формуле, поэтому сумма активности природных радионуклидов будет всегда меньше простой арифметической суммы содержания каждого элемента в частности. ** Сумму рассчитывают по формуле Агч + А*г= Аг%/45 + АчУЗО.

4. Микробиологические показатели грунтов

В 2004 и 2005 гг. определяли численность микроорганизмов посевом на твердые питательные среды мясо-пептонный агар (МПА) и крахмал-аммиачный агар (КАА). Результаты представлены на рисунке 2,

I

•ь

• т -..............................................................-.....

4 — т ■ .

1 1Н

• 1« П

гн ■я

н>< **

1 44 "П -

* • >

» ч = ■ П'

1 » 4 1 • » 4 *

вариант опыта

МПА. 2004 МПА, 2005

вариант опыта

КЛЛ, 2004 КЛЛ, 2005

Рис. 2. Численность микроорганизмов при поссвс на среды МПЛ н КЛЛ

Из рисунка 2 видно, что общая численность микроорганизмов в 2004 г при посеве на МПЛ практически не различалась. При посеве на среду КАА численность была максимальной в варианте 6. Это может объясняться низким биологическим разнообразием в котлованном грунте и высокой активностью специфического мнкроорганнзма-гндролитика. Необходимо отметить, что в 2005 г. общая численность микроорганизмов как на среде МПА, так и КАА увеличилась на порядок но сравнению с 2004 г. На среде МПА численность аммонификагоров была максимальной в вариантах стандартного грунта (3, 4, 5), а на среде КАА - в вариантах с компостом (2, 4, 5). Необходимо отметить, что численность микроорганизмов гидролитиков (зимогенная микрофлора) в этих вариантах сравнима с их численностью в дерново-подзолистой почве, что может свидетельствовать о начале первичных почвообразовательных процессов.

Для определения численности агрономически ценных микроорганизмов использовали метод обрастания комочков почвы, размещенных на твердой питательной среде Эшби, Этот метод позволяет определять численность бактерий семейства Аго(оЬас(епасеае, которые относятся к труппе азотфиксирующих азробных грамотри нательных палочек и кокков и являются одним из трех бактериальных семейств, имевших существенное значение в плодородии почвы. Плодородными принято считать почвы с пока-

зателем «% обрастания комочков почвы» свыше 80%. Результаты представлены на рисунке 3.

вариант опыта

1004 г* 1005 г.

Рис, 3. Численность агрономически ценных микроорганизмов

(Аго(оЬас)ег $р.)

Из полученных данных видно, что в 2004 г. при приблизительно равной общей численности микроорганизмов в вариантах опыта, численность Аш1оЬас1ег кр. различна. Так, максимальная численность в 2004 и 2005 и', отмечается в вариантах с применением компоста. Этот результат был достигнут благодаря обогащению компоста штаммами азотобактера, которые адаптировались в грунте и обеспечивают его плодородие на уровне окультуренных почв,

В 2003 г. было проведено исследование численности анаэробных азотфиксаторов с использованием жидкой питательной среды Внноград-ского. Для этого анализа использовали разведения от второго до десятого в 3-кратной повторное™. Исследование активности образования газа —показателя, свидетельствующего о протекании процесса анаэробной азотфик-саиин, осуществляли на 5, 8, 11, 13 и 18 сутки (см. рисунок 4).

вариант опыта

Рис. 4. Численность анаэробных азотф икса торов

Для оценки численности анаэробных азотфпксаторов использонан комплексный условный параметр, учитывающим разведение, в котором протекает процесс газообразования, число пробирок этого разведения и интенсивность образования пузырьков газа в пробирке. Наибольшая активность анаэробной азотфнксации наблюдалась на 11 и 13 сутки эксперимента, Низкая численность анаэробных азот-фиксаторов в вариантах с применением компоста объясняется тем, что данные грунты на 3 год эксперимента имеют хорошую структуру и аэрацию. Необходимо отмстить высокую активность анаэробных азотфпксаторов в вариантах с глинистым грунтом, что может свидетельствовать об их большой популяции в толще материнской породы.

Аналогичным методом было проведено исследование численности анаэробных денитрнфикаторов с использованием жидкой питательной среды ГНД (группа нитратного дыхания). Эксперимент также проводился в пробирках с разведением от второго до десятого в 3-кратной повторно-стн. Определяли интенсивность образования газа, изменения цвета среды и роста микроорганизмов (образование мути) в пробирках. По оси У отображен аналогичный комплексный параметр (см. рисунок 5).

Рис. 5. Численность анаэробных деннтрифнкатеров

Наибольшая активность нитратного дыхания отмечалась на 8 и 14 сутки, а к 18 суткам процесс газообразования прекратился, В результате неследования численности анаэробных денитрификаторов можно сделать вывод о том, что в фунтах без использования компоста численность этих микроорганизмов наибольшая, исключение составляет вариант 2 на 14 еу-тки эксперимента. Это можно объяснить наличием большого количества питательных веществ, в частности азота, для денитрификацин активности. Этот процесс является неблагоприятным для баланса азота в почве и низкая его активность в вариантах 4, 5 также объясняется хорошей аэрацией фун гон в связи с их ост руктуренностью.

В 2004 г. в образцах, отобранных в течение вегетационного периода (май, июль, сентябрь), определяли активности дыхания (эмиссия СО?) и потенциальной азотфиксации га зо во- х роматофафически м и методами,

вариант опыта

азотфиксания /«ыканне

Рис. 6, Активность потенциальном азогфнксяцнн к лыхання в 2004 г.

Критерии активности аадтфиксацип и лыхання являются лажными характеристиками биологической активности почв. В начале вегетационного периода они минимальны и достигают своих максимальных величин к осени. В опыте максимально активным является вярнант с применением компоста - вариант 4 (грунт стандартный + компост, 15 т/га), а миннмаль-

ную акпшиость имеет вариант 6 (глинистый грунт без посева газонных зрак). Ото можно объяснить большим содержанием органического вещества, питательных элементов, наличием агрономически ценных микроорганизмов в вариантах с компостом.

Выводы

• Результаты молевых опытов показывают возможность использования котлованных фунтов для создания искусственных почвофунтов. Внося торф и органические удобрения можно получить искусственные почвенные фунты с заданными стабильными характеристиками,

• Созданные нами почвенные фунты на основе котлованных фунтов с добавлением компоста имеют высокую степень обогащенности питательными веществами и сохраняют стабильность основных агрохимических характеристик на протяжении 3-х летнего периода.

• Грунты, созданные с применением компоста являются наиболее плодородными но сравнению с контролем. Выращивание газонных трав дало прибавку биомассы 100%. Растения на этих вариантах имели наиболее развитую корневую систему, усиливалось кущение, травостой имел более яркий и сочный зеленый цвет.

• В искусственно созданных почвофунтах с использованием компоста значительно увеличивается их биологическая активность (активность дыхания, азотфиксацин, высокая численность агрономически ценных микроорганизмов). Активность дыхания в варианте 4 выше по сравнению с контролем в 2 раза, активность азогфиксашш больше на 40%, численность агрономически ценных микроорганизмов достигает уровня окультуренной почвы (100% обрастание комочков почвы азотобактером). Это препятствует их деградации и обеспечивает сохранение плодородия в течение длительного периода. Высокие показатели биологической актив-

мости и прироста биомассы газонных трап во многом объясняются высокой эффективностью внесенного компоста.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Башкин В.Н., Завалин А.А,, Жсрсбцова Г,П., Ивановский К,В., Карпова Д.В., Курбатова А,С., Метелицмна Т.Н., Мхнтарян Г.А, Мянтарян Н.Б., Пашкова Г. А., Протопопова Т.Н., Прохоров U.C., Самасв С.Б., Семен нов А.Ю., Семенцова Н.А. Научно-исследовательская работа «Программа первоочередных мероприятий по оздоровлению городских почв» // Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы, 2004. 198 с.)

2. Prokhorov I, Microbiological processes in the artificial grounds forming with application of new bio-preparations H First Baltic Sea symposium and post graduate course «Agrobiotechnology focused on root-microbe system». Kaunas, Lithuania, 2005. P. 78.

3. Абдурашитов А.Ю., Ahtiiнов Б.В., Бельков П.М,, Зиновьева Е.В., Певзнер В.А., Прохоров Н.С., Самохнн С.А., Ссмснцов А.Ю, Методические указания по применению агрохимиката «СК «ПИКСА» для улучшения экологической обстановки в инфраструктуре филиалов ОАО «РЖД» // НПО «ПИКСА», ВНИИЖТ. - М.: ООО «РВК», 2005. 53 с.

4. Завалин А.А., Прохоров И.С., Ссмснцов А.Ю, Бшжомпосты «ПИКСА» - продукт биотех полот ческой переработки торфа // Международная научно-практическая конференция «Торф в решен ни проблем энергетики, сельскою хозяйства и экологии», Минск, Белоруссия. 2006. С. 103-105.

5. Василенко Е.С., Завалин А.А., Прохоров И.С„ Ссмениов А.Ю. Искусственные почвогрунты на основе биоудобрения «ПИКСА // Мсждународ-ная научно-практическая конференция «Агроэкологичсские проблемы использования органических удобрений на основе отходов промышленного животноводства», Владимир, Россия, 2006. С. 239-243.

6. Василенко Е.С., Прохоров И.С., Семенцов А.Ю. Микробиологические процессы ири создании искусственных ночвогрунтов // «Агрохимический вестник», 2006, №5, С. 20-24.