Влияние пестицидов на биологическую активность чернозема типичного центральной зоны Северо-Западного Предкавказья

Бурхан, Ольга Павловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Влияние пестицидов на биологическую активность чернозема типичного центральной зоны Северо-Западного Предкавказья
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Влияние пестицидов на биологическую активность чернозема типичного центральной зоны Северо-Западного Предкавказья"

На правах рукописи

БУРХАН Ольга Павловна

ВЛИЯНИЕ ПЕСТИЦИДОВ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ЧЕРНОЗЁМА ТИПИЧНОГО ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЗОНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Специальность 03.00.16 - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

Краснодар - 2010

004606415

Работа выполнена на кафедре ботаники и кормопроизводства ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Криворотое Сергей Борисович.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Звержановский Михаил Иванович,

доктор биологических наук, профессор Ганжара Николай Федорович

Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-

исследовательский институт биологической защиты растений»

Защита состоится « 27 » апреля 2010 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.101.14 по биологическим наукам, при Кубанском государственном университете по адресу: 350040, г. Краснодар, ул.Ставропольская, 149, КубГУ, биологический факультет. Тел.:8-861-219-95-76, e-mail: www.tvv61@inbox.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного университета (350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149, www.kubsu.ru).

Автореферат разослан «25» марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, /

кандидат биологических наук, доцент В.В.Тюрин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время загрязнение почв экосистем пестицидами приняло глобальный характер. Поступление их в почву в больших количествах в первую очередь влияет на биологические свойства почвы: снижается численностьассоциативныхгруппировокмикробобиоты, погибают беспозвоночные животные сапротрофного яруса, в котором происходит потребление и разложение органических остатков. В загрязнённых почвах наряду с микроорганизмами гибнут такие ценные индикаторы содержания гумуса и регуляторы рН почвы, как энхитреиды и дождевые черви. Вырабатываемый у энхитреид и люмбрицид в морреновых железах углекислый кальций нейтрализует почвенные кислоты, проходящие через пищеварительный тракт этих животных, поэтому выделяемые ими копролиты имеют более высокое значение рН, чем почвы. В копролитах обильно развиваются бактерии. Копролиты - центры образования специфических ассоциативных микробных сообществ. Пестициды - это экологический фактор, появившийся в природе в связи с широким применением человеком чужеродных соединений для борьбы с сорняками и вредителями культурных растений. Пестициды способны изменять биологические свойства почв, частично нарушать или приводить к полной утрате их плодородия. Кроме того, пестициды изменяют и более консервативные признаки почв экосистем, такие как гумуснос состояние, структуру, рН .

Учитывая то, что почва является экологическим узлом связей биосферы, обеспечивает сопряжение биологического и геологического круговоротов, нарушение микробиологических и биохимических процессов в ней неизбежно отражается на функционировании экосистемы в целом. Это выражается в уменьшении продуктивности сообществ, снижении скорости микробной деградации органического вещества и, в отдельных случаях, значительные территории превращаются в техногенную пустыню.

Среди других типов почв чернозёмы обладают высокой степенью устойчивости к загрязнению вообще и, к пестицидам, в частности. Однако и они не всегда способны противостоять воздействию загрязняющих веществ. Чернозёмы играют значительную роль в производстве сельскохозяйственной продукции на Северном Кавказе и в целом в стране, поэтому снижение их плодородия в результате загрязнения химическими веществами опасная тенденция.

Воздействие пестицидов, а так же экологическая оценка состояния почв в сеяных биоценозах экосистем региона осуществляется установлением ряда диагностических показателей, снижающих биологическую активность. Эги показатели широко используются при мониторинге загрязнения почв экосистем пестицидами. Вышеизложенное является одним из важнейших аспектов актуальности выбранной темы.

Цель исследования - установить основные причины изменения биологической активности чернозёма типичного в экосистемах Северо-Западного Предкавказья под влиянием загрязнения пестицидами.

В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:

1. Установить влияние пестицидов на численность основных групп микробобиоты в составе и структуре почвенных микробопенозов, интенсивность основных микробиологических процессов в экосистемах Северо-Западного Предкавказья.

2. Выявить виды микробобиоты, почвенных беспозвоночных животных, а так же микробоценозы, являющиеся индикаторами загрязнения почв пестицидами.

3. Изучить влияние пестицидов на ферментативную активность, гумусное состояние, содержание в почве доступных для растений форм азота и фосфора, фитотоксичность чернозёма типичного для использования этих показателей в мониторинге почв района исследований.

4. Выявить зависимость изменения биологической активности от природы пестицида, содержания его в почве изучаемых экосистем, химической формы соединения, сроков от момента загрязнения, оценить разницу раздельного и совместного действия пестицидов, установить взаимосвязь показателей биологической активности между собой и содержанием в почве пестицидов.

5. С помощью системы показателей разработать наиболее эффективный способ диагностики разных уровней загрязнения почв пестицидами, влияющих на биологическую активность почвы.

Научная новизна. На основании комплексных исследований проведён сравнительный анализ разных методов оценки биологической активности почв основных экосистем региона. [3 основу анализа положено сравнение вариабельности полученных данных и чувствительности методов к выявлению разных уровней загрязнения почвы пестицидами. Впервые проведено сравнение исследованных чернозёмов экосистем Северо-Западного Предкавказья по степени изменения биологической активности с целью определения их относительной устойчивости к загрязнению пестицидами. Полученные данные позволили выявить степень устойчивости чернозёмов типичных экосистем центральной зоны Северо-Западного Предкавказья к загрязнению пестицидами. Выявлены виды микробобиоты и почвенных беспозвоночных животных, а так же микробоценозы, которые необходимо использовать в качестве биоиндикаторов для мониторинга загрязнения чернозёмов пестицидами.

Теоретическое и практическое значение работы. Полученные результаты позволили расширить знания об изменении биологической активности чернозёмов типичных под влиянием загрязнения пестицидами в экосистемах центральной зоны Северо-Западного Предкавказья. Результаты исследований используются в качестве практических рекомендаций сельскохозяйственными предприятиями СПК «Нива Кубани» Брюховецкого района Краснодарского края. ЗАО «Победа»

(ст. Новоджерелиевская), свеклосовхозом «Кореновский» Кореновского района Краснодарского края. Полученные данные вносят вклад в развитие наук экологии и почвоведения, а так же могут быть применены при изучении биологической активности почв после их сельскохозяйственного использования. Материалы диссертационной работы используются в преподавании курсов «Экология и рациональное природопользование», «Экология почв», «Почвоведение» в Кубанском государственном университете, а так же при прохождении студентами учебных практик.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В целях диагностики загрязнения почв экосистем пестицидами следует использовать основные показатели биологической активности: химический состав почв, гумусность и рН, которые чутко реагируют на внешние воздействия.

2. При загрязнении почв пестицидами происходит снижение численности бактерий, основных представителей почвенных беспозвоночных животных. Наиболее чувствительными являются аммонифицирующие, олигонитрофильные, коринеподобные споровые бакгерии и стрептомицеты, а так же нематоды, энхитреиды, люмбрициды, а наиболее устойчивыми: целлюлозолитические и азотофицирующие бактерии, из мезофауны - гастроподы. В загрязненных пестицидами почвах происходит увеличение численности почвенных миксомицетов.

3. Для мониторинга и биоиндикации загрязнения чернозёмов экосистем пестицидами важными являются результаты анализа видового состава и структуры почвенных микробоценозов.

Апробация. Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2007); на XXII и XXIII Межреспубликанских,.научно-практических конференциях «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем Южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2009, 2010); на научно- практической конференции, посвященной 20-летию природоохранной службы Краснодарского края (Краснодар, 2008); II и III Всероссийских конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», (Краснодар, 2008, 2009), II международной Интернет-конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в АПК на современном этапе развития химии» (Орел, 2009 г.), XXXVI и XXXVII научных конференциях молодых ученых ВУЗов Южного Федерального округа (Краснодар, 2008, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе монография, и статья в рецензируемом научном журнале из перечня, рекомендованного ВАК Министерства образования РФ для защиты докторских и кандидатских диссертаций.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, научно-методических рекомендаций, списка литературы (100 источников, из них

10 на иностранных языках). Работа изложена на 121 страницах машинописного текста, иллюстрирована 16 таблицами и 10 приложениями.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В главе приведён обзор литературы, посвященный изучаемой проблеме, а так же рассмотрены ранее проводившиеся исследования по данной теме. Освещены теоретические аспекты исследования, основные показатели биологической активности почв, включая ферментативную, микробиологическую активность и гумуснос состояние, жизнедеятельность представителей почвенных беспозвоночных животных. Рассмотрено влияние пестицидов на эти показатели, а так же исследования экологов и почвоведов по данной проблеме в историческом аспекте.

Глава 2. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЁМОВ ТИПИЧНЫХ В ЭКОСИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЗОНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Объектом исследований является чернозём типичный южно-европейской фракции. По географическому положению его основные массивы расположены в северной части Краснодарского края.

Северную часть Предкавказья, соответствующую ареалу чернозёмов типичных, занимает лёссовая эрозионно-аккумулятивная равнина. Район, где проводились исследования, расположен к северу от реки Кубань и имеет слабый наклон с востока на запад и северо-запад. Его абсолютные высоты с 6 - 15 м на западе, возрастают до 150-200 м на юге. Территория сформировалась в плиоцене в условиях умеренного прогибания Кубанской впадины как дельтово-аккумулятивная равнина. Почвообразующие породы исследуемого района представлены преимущественно карбонатными лёссовидными глинами и суглинками мощностью от б до 50 м флювиогляциалыюго, аллювиального и аллювиально-делювиального происхождения. Содержание СаСО, колеблется в широких пределах (4-16 %) и обычно выше на севере территории. В валовом составе лёссовидных глин и суглинков при относительно высо~ком содержании кремнезема (56-68 %) присутствует значительное количество алюминия (13-16 %), железа (4,4-6,7 %) и магния (1,6-2,7 %). Эти породы богаты калием (1,6-2,0 %) и фосфором (0,10-0,16 %).

Особенности климата региона определяют значительную интенсивность биологического круговорота и почти круглогодичное осуществление почвенных процессов в экосистемах, что проявляется в специфике накопления гумуса и миграционных явлениях.

Согласно ■ почвенно-географическому районированию России, изучаемые чернозёмы типичные южно-европейской фракции относятся к предкавказекой

провинции сверхмощных, и мощных обыкновенных южных типичных и выщелоченных мицелярно-карбонатных чернозёмов. Характерный признак чернозёмов типичных южно-европейской фракции — наличие карбонатов с поверхности или в пределах верхних 30 см. В гумусовом горизонте появляется обильная карбонатная плесень, а ниже белоглазка. Гранулометрический состав чернозёмов обыкновенных преимущественно тяжелосуглинистый и легкоглинистый.

В минералогическом составе пылеватых фракций преобладает кварц, полевые шпаты и слюда, в составе илистой фракции — гидрослюды и смешаннослойные гидрослюдисто-монтмориллонитовые образования.

Чернозёмы типичные отличаются высокой ферментативной активностью. Эти почвы имеют большую мощность генетических горизонтов, чем чернозёмы обыкновенные североприазовские, они обладают большим ферментативным пулом. Активность ферментов по всему почвенному профилю выше в целинных чернозёмах, чем на пашне.

Глава 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые исследования и отбор образцов почвы для модельных опытов проводились на территории СПК «Нива Кубани» в экосистемах Брюховецкого и Кореновского районов Краснодарского края. Модельные эксперименты и лабораторно-аналитические исследования осуществлены в агрохимической лаборатории управления сельского хозяйства Брюховецкого района.

Для комплексного изучения изменения биологической активности, других свойств чернозёматипичногоюжно-европейскойфракцииподвлияниемзагрязнения различными пестицидами, в 2005-2008 годах, был проведён ряд модельных и нолевых опытов, которые осуществлялись в 3-х кратной повторности. В качестве фонового участка по содержанию гумуса в Брюховецком районе использовали образцы почвы, взятые с нераспаханного залуженного участка, прилегающего к лиману (общий гумус 3,93 - 4,0%). Подобный залуженный фоновый участок в Кореновском районе, где брались образцы почвы, был выбран на левобережье реки Бейсуг (общий гумус 3,89-4,0%).

В качестве загрязняющих веществ были выбраны различные по токсичности и химическому составу пестициды: фенизан, раундап и кинмикс .

Фенизан -водный раствор, содержащий 30 гр/л дикамбы (диэгилэтаноламинная соль)+ 22,2 гр/л хлорсульфурона. Аминные соли дикамбы и хлорсульфурона хорошо поглощаются с последующим перераспределением по всему растению. Аминная соль дикамбы действует как ауксиноподобный регулятор роста растений.

Кинмикс - инсектицид для борьбы с комплексом вредителей на важнейших культурах, это концентрат эмульсии, содержащий 50 г/л бета-циперметрина.

Действующее вещество раундапа глифосат. Водный раствор содержит 360 г/л глифосага и 180 г/л поверхностно-активного вещества.

Изучалось действие разных концентраций пестицидов в почве: 1,10, 100 Г1ДК.

каждый пестицид вносился отдельно, в количестве, доводящем его содержание в почве до исследуемого значения. Кроме того, изучалось совместное действие пестицидов, для чего почва загрязнялась смесью из трех пестицидов.

При изучении динамики изменения биологической активности образцы почвы для лабораторных анализов отбирались через различные промежутки времени от момента загрязнения: 7, 30, 180, суток. Проанализирован весь диапазон концентраций пестицидов в почве, встречающийся в настоящее время в экосистемах (содержание пестицидов в почве до 100 ПДК и до 10 ПДК). Численность бактерий, стрептомицетов и микроскопических грибов учитывали методом посева почвенной суспензии на плотные питательные среды. При определении различных групп почвенных беспозвоночных животных были использованы руководства: Л. В. Арнольди, 10. Б. Вызова, М. С. Гилярова (1964), А.А.Парамонова (1964), Б. М. Мамаева (1972), К. В. Арнольди, Г. М. Длусского, Н. В. Курзенко и др. (1978), И. П. Бабьева, Г. М. Зенова (1989).

Целлюлозолитическую способность определяли по степени разложения хлопчатобумажного полотна, экспонированного в почве в течение 10 дней. Интенсивность накопления свободных аминокислот фиксировали по их количеству на хлопчатобумажном полотне, экспонированном в почве в течение 10 дней.

С помощью экспресс-метода измеряли скорость разложения в почве мочевины. О ферментативной активности почв судили по активности каталазы, инвсртазы, фосфатазы и уреазы (по Аристовской, Чугуновой,1989).

Для изучения гумусного состояния почв применялся набор пока-зателей, предложенных Л.А. Гришиной и Д.С. Орловым (1978).

Содержание в почве аммиачного азота определяли с использованием реактива Несслера, нитратного азота— по методу Грандваль-Ляжу (1989).

Основные результаты статистической обработки экспериментальных данных получены в итоге дисперсионного анализа. Этот метод обеспечивает детальное изучение структуры изменчивости признаков (индикаторов загрязнения пестицидами), т.е. количественную оценку собственных эффектов факторов, а также их взаимодействия. Оценка достигается за счёт разложения общей,

т.е. всей наблюдаемой в эксперименте дисперсии признака, на так называемые факториальпые дисперсии, соответствующие отдельным факторам или разным комбинациям взаимодействующих факторов:

а2 = а\ + а\ + о2с + а2лв + а\с + о2вс + а2лвс + а\

где О'2 - общая дисперсия;

О2. - дисперсия, обусловленная различием реакции на пестициды

/г

систематических групп микроорганизмов;

02g- дисперсия, обусловленная различием срока от момента внесения

пестицида до измерения признака;

Ö £ - дисперсия, обусловленная различием типа использованных пестицидов; . дисперсия, обусловленная спецификой реакции разных групп

микроорганизмов на изменение содержания пестицидов во времени после загрязнения;

^АС' Д"спсрсия, обусловленная спецификой реакции разных групп на тип пестицида;

ОgQ - дисперсия, обусловленная спецификой динамики содержания разных пестицидов в почвенных пробах во времени;

ОABC ' Дисперсия, обусловленная взаимодействием всех трёх факторов (сложности биологической интерпретации «тройного» взаимодействия удалось

избежать, поскольку вклад Gдве оказался нулевым);

О^ - остаточная дисперсия, отражающая совокупный эффект факторов изменчивости признака, не учтённых в эксперименте.

Основная часть результатов исследований обработана дисперсионным анализом. Использованы модели одно-, двух- и трёхфакторного анализа со случайным сочетанием уровней факторов. Структуру средних квадратов (mS) определяли с учетом фиксированное™ уровней всех факторов (Глотов и др., 1980). Анализ завершался сравнением групповых средних. Достоверность их различия оценивали с использованием предварительно вычисленной величины НСР05 или рангового теста, основанного на множественном критерии Стыодента (Глотов и др., 1980).

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Действие пестицидного загрязнения на почвенные организмы

В результате исследований, проведённых методом люминисцентной микроскопии, установлено, что при загрязнении пестицидами численность бактерий в изучаемых чернозёмах в большинстве случаев снижалась. При этом в экосистемах, где расположены чернозёмы типичные предкавказские была выявлена обратная зависимость между содержанием в почве пестицидов и численностью в ней бактерий. Наиболее чувствительными к загрязнению почвы фенизаном являются бактерии (особенно спорообразующие): Вас. stearolhermophilus; Вас. subtilis, Вас. megaterium, Вас. polymyxa, Вас. licheniformis и Вас. cereus, в меньшей степени стрептомицеты Streptomyces Israeli, Streptomyces bovis, Streptomyces albus, и наименее чувствительными — микроскопические грибы Fusarium oxysporum, Phoma niarchalii (таблица 1).

Реакция на фенизан азотофиксирующих бактерий (Azoíobacter) имела ряд специфических особенностей. В их реакции очень ярко проявилась зависимость

воздействия пестицида от природы химических соединений, входящих в его состав (наиболее токсичным является фенизан, а менее токсичным - раундан).

Нами установлено, что снижение численности различных групп микроорганизмов в почве с высоким содержанием пестицидов, определяется их токсическим действием. В отдельных вариантах опытов отмечено увеличение численности бактерий Вас. alcalophilus, Вас. acidocaldarius, Вас. brevis, Вас. cereus, Вас. circulans и Streptomyces violaceus. Streptomyces albus в 2-3 раза, а микроскопических грибов Pénicillium nigricans, Trichoderma koningii в 10 и более раз относительно контроля. Это свидетельствует о том, что присутствие в среде пестицидов способствует развитию на ней тех колонеобразующих единиц (КОЕ), которые на обычной среде не развиваются.

Таблица 1 - Развитие микроорганизмов на питательных средах, содержащих пестициды (ПДК почвенные), 2007

Содержание микроорганизмов Содержание гербицидов фенизан раундап смесь

1 2 з А 5

Бактерии, Контроль 22,5 22,5 22,5

КОЕ, млн/г 1ПДК 26,5 24,5 20,1

КОЕ, млн/г 10 ПДК 0,0 0,0 0,0

КОЕ, млн/г 100 ПДК 0,0 0,0 0,0

Стрептомицеты Контроль 23,0 23,0 23,0

КОЕ, млн/г 1ПДК 21,0 20,0 0,0

КОЕ, млн/г 10 ПДК 27,0 22,0 0,0

КОЕ, млн/г 100 ПДК 12,0 13,0 1,0

Грибы, Контроль 35,0 35,0 35,0

КОЕ, тыс/г 1ПДК 115,0 25,0 0,0

КОЕ, тыс/г 10 ПДК 0,0 0,0 0,0

КОЕ, тыс/г 100 ПДК 0,0 0,0 0,0

Существенным последствием загрязнения экосистем пестицидами является изменение структуры почвенного микробоценоза. При высоких концентрациях в почве пестицидов возрастала доля микроскопических грибов и, иногда, стрептомицетов. Так, при загрязнении фенизаном, количество стрептомицстов возрастает с 23,0 млн/г в начале опыта до 27,0 млн/г при внесении в почву 10 ПДК этого химического загрязнителя.

Общий план дисперсионного анализа и содержание его конкретных этапов иллюстрируется на примере признака-индикатора «численность микроорганизмов». В таблице 2 отражен общий результат дисперсионного анализа изменчивости,

завершенный определением вкладов отдельных факторов и разных комбинаций их взаимодействия. Поскольку основной интерес представляли не абсолютные значения численности микроорганизмов, а именно их изменение в результате загрязнения пестицидами, вычисления выполнены на разностях значений признака в вариантах эксперимента за вычетом соответствующего контроля (численности микроорганизмов в пробах почвы без загрязнения).

Таблица 2 - Результаты трёхфакторного дисперсионного анализа изменчивости численности микроорганизмов, 2008

Изменчивость df mS F 02

1 2 3 4 5 6

Общая 720 16889,7 262,5 100

Систематическая группа 3 9812,1 71,38* 53,7 20,5

Время после загрязнения 2 2410,8 17,54* 9,5 3,6

Тип пестицида 1 734,1 5,34* 1,7 1,2

Систематическая группа х время после загрязнения 6 3745,8 27,25* 60,1 22,9

Систематическая группа х тип пестицида 3 19,0 0,14 0,0 0,0

Время после загрязнения х тип пестицида 2 17,1 0,12 0,0 0,0

Систематическая группа х время после загрязнения х тип пестицида 6 13,3 0,10 0,0 0,0

Остаточная 697 137,5 137,5 51,8

Примечание, df - число степеней свободы, тБ - средний квадрат, Р - фактическое значение критерия Фишера (* отмечены превышающие стандартное для 5%-го уровня значимости), о2 - дисперсия

В таблице 2 графа df полностью отражает структуру эксперимента. Если учесть, что df на единицу меньше числа варьирующих величин (самих вариант или групповых средних), то очевидно, что в опыте учтены 4 систематические группы микроорганизмов, определялась их численность в три разных срока после загрязнения, применены 2 разных пестицида, а общее количество изученных проб почвы составило 721. Для выявления эффекта конкретного фактора или взаимодействия факторов, достаточно сравнить соответствующие групповые средние значения признака (таблицы 3-5).

Все подлежащие сравнению средние значения имеют отрицательный знак. Это означает, что эффект загрязнения заключается в снижении численности всех изученных систематических групп почвенных микрооганизмов. Сопоставление разностей между средними с НСР(). показывает, что недостоверными оказываются

различия только двух групп, а именно 2 и 4 (10,5-8,6=1,9<5,4). Таким образом, в порядке снижения чувствительности к действию пестицидов, систематические группы образуют следующий ряд: стрептомицсты>азотофиксирующие бактерии=трибы>спорообразующис бактерии.

Таблица 3 - Средние значения численности микроорганизмов (за вычетом контроля) различных систематических групп после загрязнения почвы пестицидами, 2008

Систематическая группа Среднее значение численности, млн./г

1 2

Стрептомицеты (1) -21,1 ±0,66

Азотофиксирующие (2) -10,5±0,71

Спорообразующие бактерии (3) -3,5±0,19

Грибы (4) -8,6±0,46

НСР05 5,4

Примечание. Приведённые в скобках номера групп далее сохраняются

Динамика численности почвенных микроорганизмов (без учёта их систематической принадлежности) во времени после загрязнения почвы отражена в таблице 4.

Таблица 4 - Средние значения численности микроорганизмов (за вычетом контроля) в различные сроки после загрязнения почвы, 2008

Срок после загрязнения, суток Среднее значение численности, млн/г

1 2

7(1) -7,4±0,51

30 (2) -13,6±0,55

1S0 (3) -11,8±0,73

нср05 4,3

Примечание: приведённые в скобках номера сроков после загрязнения далее сохраняются

В результате сравнения средних следует, что снижение численности микроорганизмов на 7-е сутки от загрязнения довольно значительное - на 7,4 млн./г (33,4% от контроля), до 30 суток прогрессирует (61,4% от контроля), но далее не происходит (13,6-11,8=1,8<4,3).

Суть обнаруженного при дисперсионном анализе существенного эффекта

взаимодействия «систематическая группа х время после загрязнения» объясняют данные таблицы 5.

Таблица 5 - Средние значения отклонений от контроля в численности микроорганизмов различных систематических групп в разнос время после загрязнения почвы, 2008

Систематическая группа Время после загрязнения, суток

микробобиоты 7(1) 30 (2) 180 (3)

1 2 3 4

Стрептомицеты (1) -10,7±0,90 -24,9±0,46 -27,5±0,45

Азотофиксирующие (2) -16,5±0,56 -15,9±0,59 0,8±0,28

Спорообразующие бактерии (3) -1,1±0,24 -3,8±0,19 -5,7±0,22

Грибы (4) -1,3±0,37 -9,8±0,32 -14,8±0,32

Примечание: НСР05=3,2

НСР - наименьшая существенная разность. Если НСР больше, чем разность между сравниваемыми величинами, то они статистически недостоверны. Если меньше - статистически достоверны. Сравнение средних позволяет заключить, что динамика уменьшения численности микроорганизмов во времени после загрязнения почв у разных систематических групп различна. Снижение численности стрептомицетов наблюдается до 30-х суток и потом прекращается. Численность азотобактерий в период 7-30 сутки не изменяется. Численность этой группы микроорганизмов достоверно (на 49,4%) ниже, чем в пробах незагрязнённой почвы, а к 180-м суткам она уже незначительно превышает контроль. Уменьшение численности спорообразующих бактерий относительно небольшое, численность их увеличивается только к 180-м суткам (5,7-1,1=4,6>3,2).

Полученные результаты подтверждают адекватность применённого в работе двухфакторного дисперсионного анализа задаче исследования. Этот статистический метод позволяет не только выявить ведущие факторы изменчивости признака и изучить их взаимодействие, но и оперативно решить задачу сравнения групповых средних за счёт вычисления НСР. Использование этого статистического параметра позволило избежать трудоёмкой процедуры попарного сравнения средних с использованием традиционного критерия Стьюдента, требующего вычисления их стандартных ошибок. В таблицах 3-5 эти ошибки по традиции нами приведены, но в дальнейшем не использовались. При анализе изменчивости других признаков, характеризующих биологическую активность почвы, мы отказались от их вычисления.

С целью уточнения информативности признака «численность микроорганизмов», как индикатора биологической активности почвы, оценка

достоверности различия групповых средних значений выполнена в так называемом ранговом тесте. Он особенно эффективен при необходимости сравнения большого числа групп (4 систематические группы х 3 срока после загрязнения = 12). Результаты рангового геста приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Результаты рангового теста на достоверность различия групповых средних при анализе эффекта взаимодействия двух ведущих факторов изменчивости, 2008

Номер систематической группы микроорганизмов Номер срока после загрязнения Среднее значение численности, млн/г Вертикали рангового теста

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 3 -27,5 *

1 2 -24,9 *

2 1 -16,5 *

2 2 -15,9 *

4 3 -14,8 *

1 1 -10,9 «

4 2 -9,8 *

3 3 -5,7 *

3 2 -3,2 *

4 1 -1,3

3 1 -1,1 *

2 3 0,8 *

Примечание: Расположение * в ранговом тесте на разных вертикалях свидетельствует о достоверном различии средних, на одной вертикали - недостоверном

Данные таблицы подтверждают, что 12 вариантов двухфакторного эксперимента разделились на 8 групп, достоверно различающихся по величине отклонения от контроля в численности микроорганизмов в почвенных пробах. Хотя отрицательный знак имеют отклонения во всех вариантах, за исключением 2 и 3, наиболее отчётливая реакция на загрязнение пестицидами характерна для численности стрептомицетов на 30-180 сутки после загрязнения. В этом смысле сокращение численности стрептомицетов в указанные сроки является наиболее информативным показателем снижения биологической активности почвы в случае её загрязнения пестицидами.

Результаты проведенного дисперсионного анализа показали, что (см. таблицу 2), различие эффектов воздействия разных пестицидов (раундапа и фенизана) не

очень существенно. Вклад в общую дисперсию составил только 1,2%. Средние снижения численности почвенных микроорганизмов

(-11,6±0,51 и -9,9±0,51), близки, хотя и различаются достоверно (р<0,05). Специфики реакции разных систематических групп микроорганизмов на разные пестициды не наблюдается: дисперсия взаимодействия «группа х пестицид» нулевая.

Итоги анализа изменчивости «численности микроорганизмов» в трёхфакторном эксперименте позволяют сделать следующие заключения:

- общей для всех изученных систематических групп почвенной микробобиоты реакцией на загрязнение почвы пестицидами является снижение численности микроорганизмов;

- систематические группы микробобиоты образуют следующий ряд в порядке снижения чувствительности к пестицидному загрязнению почвы:

стрептомицеты > азотофиксирующие бактерии = грибы > снорообразующие бактерии;

- динамика уменьшения численности во времени после загрязнения почвы специфична для некоторых групп микробобиоты; наиболее характерны в этом отношении почвенные грибы с прогрессивным снижением численности в интервале 7-180 суток и азотофиксирующие бактерии, численность которых в период от 7 до 30 суток не изменяется, а к 180 суткам даже незначительно превышает контроль (незагрязненная пестицидами почва);

- сокращение численности стрентомицетов в период 30 суток после загрязнения и далее является наиболее информативным показателем снижения биологической активности почвы вследствие пестицидного загрязнения;

- специфики реакции систематических групп микроорганизмов на загрязнение почвы разными пестицидами не наблюдается.

В результате проведённых исследований установлено, что поступающее в почву органическое вещество может обеспечить в среднем не более нескольких десятков генераций бактерий за год. Микробный пул обусловливает поддержание гомеостагического состояния почвы, т.е. постоянство химических и других свойств, характерных для данной почвы. При поступлении в почву свежего органического вещества или внесения удобрений в процессах их трансформации участвуют микроорганизмы, которые приводят систему почвы в состояние равновесия.

4.2. Действие загрязнения на почвенные ферменты и гумус

Нами выявлено, что снижение содержания почвенного гумуса объясняется его минерализацией микроорганизмами, которые не угнетены кинмиксом, так как токсичность этого пестицида ниже, чем у фенизана и раундапа (таблица 7). Возрастание содержания гумуса связано с увеличением степени его окисляемосги. Последняя может быть обусловлена повышением алифагизации гумуса при загрязнении почвы пестицидами.

Таблица - 7. Влияние пестицидов на содержание гумуса в чернозёме типичном %, 2008

пестицид Срок, сутки Содержание пестицида в почве

Контроль 1ПДК 10ПДК 100 ПДК нср„

1 2 3 4 5 6 7

7 2,87 3,03 3,24 3,19 0,27

фенизан 30 2,85 2,94 2,94 3,00 0,30

180 3,18 3,07 3,11 3,28 0,32

нср05 0,27 0,27 0,28 0,28

7 2,87 3,02 3,10 3,08 0,34

раундап 30 2,85 3,24 3,43 3,17 0,33

180 3,18 3,25 3,23 3,28 0,31

нср05 0,27 0,29 0,29 0,28

7 2,87 2,58 2,74 2,94 0,72

кинмикс 30 2,85 2,96 2,83 3,30 0,34

180 3,18 3,05 2,72 3,28 0,28

нср05 0,27 0,26 0,25 0,28

В результате проведённых исследований установлено воздействие пестицидов на каталазу, инвертазу, уреазу и фосфатазу. Оно зависит от природы пестицида, содержания его в почве экосистемы, срока экспозиции. Пестициды в подавляющем большинстве случаев ингибировали действие иссле-'дуемых ферментов. В таблице 8 приведены данные влияния пестицидов на активность каталазы в чернозёме типичном, что позволяет сопоставить среднее содержание каталазы в различных вариантах эксперимента с тремя пестицидами и их смесью. При сравнении разности средних значений с предварительно вычисленной по итогам дисперсионного анализа НСР05 выявлено, что при загрязнении в дозе 1ПДК и 10ПДК активность каталазы в чернозёме типичном достоверно выше, чем в контроле (без загрязнения), а в дозе 100ПДК - ниже. Такая зависимость наблюдается на седьмые сутки от начала загрязнения. На тридцатые сутки от начала загрязнения наблюдается другая зависимость: активность каталазы в пробах почвы достоверно выше в дозе 1ПДК и 10ПДК, так же, как и в ЮОПДК. При действии раундапа наблюдается такая же зависимость. Кинмикс, судя по этим показателям, менее токсичен, а в смеси пестицидов активность каталазы снижается, (таблица 8).

Активность почвенных ферментов сильно зависит от содержания пестицидов в почве. Обратная зависимость между содержанием в почве пестицидов и

активностью ферментов установлена нами для каталазы и уреазы когда почву загрязняли несколькими пестицидами.

Таблица 8 - Влияние пестицидов на активность каталазы в чернозёме типичном (мл О, на 1 г почвы за 1 мин), 2008

пестицид Срок, сутки Содержание пестицида в почве

Контроль 1ПДК 10ПДК 100 ПДК нср05

1 2 3 4 5 6 7

фенизан 7 7,7 6,9 5,6 3,8 0,6

30 8,0 6,8 5,6 3,6 0,6

180 7,0 7,0 5,3 2,2 0,7

нср05 0,5 0,5 0,5 0,6

раундап 7 7,7 6,2 5,2 1,6 0,7

30 8,0 6,6 5,0 1,2 0,7

180 7,0 6,7 4,0 1,2 0,7

нср05 0,5 0,6 0,7 0,6

1 2 3 4 5 6 7

кинмикс 7 7,7 7,2 7,0 7,1 0,5

30 8,0 7,4 7,5 7,4 0,5

180 7,0 7,1 7,3 7,2 0,4

НСР05 0,5 0,4 0,6 0,5

Смесь пестицидов 7 7,7 7,5 4,6 4,6 0,5

30 8,0 6,9 4,2 4,2 0,6

180 7,0 6,6 3,7 3,7 0,5

нср05 0,5 0,3 0,6 0,6

В результате проведённых исследований установлено, что загрязнение чернозёма типичного приводит к снижению его клетчаткоразрушающей способности. Только в отдельных случаях при содержании в почве 1 ПДК какого-либо одного пестицида, а также при более высоких концентрациях фенизана, происходило усиление целлюлозолигической активности.

Нами установлена связь между содержанием в почве подвижных форм фосфора и наличием пестицидов. В таблице 9 приведены данные, позволяющие сопоставить среднее содержание подвижного фосфора в различных вариантах эксперимента с тремя пестицидами и их смесью. При сравнении разности средних значений с предварительно вычисленной по итогам дисперсионного анализа НСР(|5 установлено, что при загрязнении в дозе 1ПДК и 10ПДК содержание подвижного фосфора в пробах почвы достоверно выше, чем в контроле (без загрязнения), а в

дозе 100ПДК - ниже. При проведении опытов с кинмикеом и емееыо пестицидов установлено, что концентрация подвижного фосфора увеличивается с увеличением концентрации пестицидов.

Таблица 9 - Влияние пестицидов на содержание подвижного фосфора (Р205) в черноземе типичном (предкавказском), мг/кг, 2008

пестицид Срок, Содержание пестицида в почве

сутки Контроль 1ПДК 10ПДК 100 ПДК НСР,-

1 2 3 4 5 6 7

7 29,0 53,3 41,3 17,2 5,6

30 32,3 35,9 26,9 19,2 4,6

фенизан 180 31,5 41,8 46,9 48,2 6,7

360 24,4 22,3 29,7 3,2 3,1

нср05 4,4 5,7 5,4 0 0

7 29,0 25,3 23,0 2,0 3,2

30 32,3 31,7 36,1 10,7 4,4

раундап 180 31,5 43,4 30,2 19,4 5,0

360 24,4 53,1 36,9 1,2 4,6

нср05 4,4 5,8 4,7 0 0

7 29,0 60,0 38,9 32,5 6,4

30 32,3 29,2 30,0 22,6 4,6

кинмикс 180 31,5 58,4 62,3 66,1 8,7

360 24,4 30,3 68,4 4,5 4,9

нср05 4,4 6,7 7,5 0 0

7 29,0 42,3 35,9 52,2 6,4

30 32,3 40,3 35,1 36,4 5,8

Смесь 180 31,5 43,1 46,9 39,7 6,4

360 24,4 42,3 23,8 4,8 3,6

НСР05 4,4 6,3 5,3 0 0

Загрязнение чернозёма пестицидами в определённых случаях приводит к увеличению содержания доступных растениям форм азота и фосфора, т.е. улучшает питательный режим почвы. Поступающие в почву экосистемы соединения пестицидов оказывают как прямое воздействие на рН почвы в процессе их гидролиза, так и опосредованное через стимуляцию или угнетение жизнедеятельности микроорганизмов. Так, при загрязнении почвы фснизаном в концентрации 1 ПДК, количество гумусовых веществ возрастает на 0,5%, а фульвокислот на

3,2%.Полученные нами данные подтверждают, что н географическом аспекте устойчивость биологических свойств почвы к загрязнению пестицидами внутри подтипа чернозёмы типичные при прочих схожих генетических свойствах определяется содержанием гумуса. Однородность почвенного покрова и свойства чернозёма обыкновенного в экосистемах Северо-Западного Предкавказья позволяет экстраполировать результаты проведённых нами модельных опытов и полевых исследований на весь массив этих почв.

По степени устойчивости к загрязнению исследованные в чернозёме ферменты располагаются следующим образом: катал аза > инвертаза > уреаза.

Экосистемы с черноземом являются значительно более устойчивыми к загрязнению. Это обусловлено как большей подвижностью химических элементов в дерново-подзолистой почве, так и изначально меньшей биогенностыо и более низкой ферментативной активностью почвы.

Исследования прямого воздействия пестицидов па микроорганизмы в условиях чистой кул ьтуры позволилиустановитьспособы проникновения и месталокализации химических элементов в клетках, влияние физиологических параметров культуры и внешних условий на накопление пестицидов микроорганизмами.

Результаты проведенных нами исследований свидетельствуют о том, что небольшие концентрации различных пестицидов могут стимулировать развитие тех или иных микроорганизмов. Так, если в состав пестицида в ходят медь и цинк являющиеся для микроорганизмов необходимыми микроэлементами, количество микроорганизмов вполне закономерно возрастает. Это явление подтверждается эффектом Арнд-Шульца, который заключается в том, что аккумуляция токсических соединений в нелетальных концентрациях на поверхности клетки изменяет проницаемость мембраны, нарушает её барьерные функции, что определяет свободное поступление пищи в клетку и соответственно усиление метаболизма.

При увеличении концентрации пестицидов, начинает проявляться их токсический эффект. Нами установлено, что токсическое действие пестицидов на микроорганизмы проявляется в ингибировании их метаболизма, а также в изменениях кинетики роста и морфологии: они влияют на прорастание спор, рост и толщину мицелия, рост колоний, накопление биомассы микроорганизмами в целом, их размножение. Механизмами, обеспечивающими устойчивость микроорганизмов к действию пестицидов, являются биологическая трансформация и частичная детоксикация некоторых из них.

В результате изучения воздействия химических веществ на микроорганизмы экосистем, установлено, что они оказывают значительное влияние на общую численность, видовой состав и активность почвенной микробобиоты, активность биохимических процессов в почве.

Изученные нами пестициды способны изменять общую численность микроорганизмов в почве. Чувствительность к химическим элементам различается у разных групп почвенных микроорганизмов (Рисунок 1).

Q микроскопические г

ш стрептомицеты

□ бактерии

О спорообраэующие бактерии

Рисунок 1. Распределение представителей почвенной микробобиоты по степени толерантности

При загрязнении почв пестицидами наблюдается снижение количества бактерий и стрептомицетов. Однако не во всех случаях наблюдалось снижение численности почвенных микроорганизмов. Нами отмечено увеличение общей численности микрофлоры. Это объясняется гибелью чувствительных микроорганизмов и активным развитием устойчивых форм, использующих в качестве питания энергетический материал погибших клеток.

Увеличение численности при загрязнении почвы различными пестицидами характерно для микроскопических грибов Fusarium oxysporuni, Phoma niarchalii. У них отмечена меньшая чувствительность к воздействию этих веществ. Устойчивость грибов объясняется их физиологическими особенностями. В процессе жизнедеятельности они выделяют органические кислоты, которые нейтрализуют токсическое действие пестицидов, образуя с ними комплексы, менее токсичные, чем свободные ионы.

Для большинства микроорганизмов пределы устойчивости к повышенному содержанию пестицидов довольно велики. Полученные нами результаты свидетельствуют, что по численности отдельных групп микроорганизмов (споровых бактерий, грибов, стрептомицетов) невозможно выявить достоверных отличий в действии пестицидов на почву в концентрациях, в несколько раз превышающих ПДК. Достоверные изменения численности обнаруживаются только при концентрации загрязнителя на два порядка превышающей ГЩК.

Загрязнение почв пестицидами приводит к изменениям в видовом составе почвенных микробоценозов. Полученные нами данные подтверждают, что происходит значительное уменьшение видового разнообразия (на 30%) комплекса почвенных миксомицетов семейств Liceaceae, Reticulariaceae, Cribrariaceae и увеличение абсолютного доминирования небольшого числа видов: Fusarium oxysporuni. Phoma niarchalii. Более того, в грибном сообществе загрязненной почвы появляются необычные для нормальных условий, очевидно, устойчивые к пестицидам миксомицеты классов Dictyosteliomycetes, Protosteliomycetes, Myxomycetes. Часто доминирующими становятся виды миксомицетов. обладающие фитотоксическими свойствами, что негативным образом отражается

на прорастании семян и развитии проростков растений. Нами выявлено влияние пестицидов на количество дрожжей в почве, а также на зелёные части проростков растений. Отмеченное в опытах увеличение численности эпифитных дрожжей с б млн/г до 22,5 млн/г свидетельствует об угнетённом состоянии растительности на загрязнённых территориях.

В результате проведённых исследований произведена оценка степени чувствительности к различным химическим элементам пестицидов некоторых видов микроорганизмов: Вас. stearothermophilus, Вас. subtilis, Вас. megaterium, Вас. polymyxa, Вас. licheniformis и Вас. cereus, Sírcptomyces israeli, Streptomyces bovis, Streptomyccs albus, и Fusarium oxysporuni, Phoma niarchalii. Полученные результаты дают основание заключить, что, в отличие от показателей численности, видовой состав почвенных микроорганизмов можно использовать как критерий для качественной оценки степени воздействия пестицидов на почву.

Выявлено, что загрязнение почв пестицидами приводит к изменениям в функционировании почвенных микробных сообществ. Загрязнение почвы пестицидами ведет к изменению структуры и состава комплексов почвенных микробоценозов, что проявляется в снижении видового разнообразия, изменении встречаемости видов. При проведении исследований наблюдалось явление «концентрации доминирования», т.е. сохранение в почве лишь нескольких видов микроскопических грибов с высокой встречаемостью (Fusarium oxysporuni, Phoma niarchalii). Такое же явление характерно для сообществ высших организмов в стрессовых условиях. Его результатом может быть снижение устойчивости экологических систем. Нами установлено, что под действием высоких доз одних и тех же пестицидов сходство комплексов грибов в разных зональных типах почв возрастает. Таким образом, возникает опасность уничтожения первичных п формирования нетипичных для естественных почвенно-экологических условий сообществ микроорганизмов под воздействием высоких уровней загрязнения.

Нами подтверждено, что загрязнение химическими веществами влияет на активность биохимических процессов в почве. Они изменяют её ферментативную активность. Высокие концентрации пестицидов ипгибируют активность микробобиоты экосистемы. Загрязнение чернозёма высокими дозами пестицидов в ряде вариантов опыта оказало влияние даже на такой устойчивый показатель как содержание в почве гумуса. Причём значения содержания почвенного гумуса в одних случаях возрастали ог 4% до 4,8%, в других снижались от 4% до 2,7%. Это снижение содержания гумуса зависит не только от деятельности микробобиоты, но и от действия угнетённых представителей, почвенных беспозвоночных животных сапротрофного уровня, подготавливающих органические остатки в почве, к деятельности деструкторов. Сюда необходимо отнести следующих представителей почвенных беспозвоночных животных: Класс Nematoda (3 вида): Rhabdilis curvicaudata, Rh. inermis, Rh. elongata; Класс Arachnida, отряд Acaroformes, n/ orp. Trombidiphornies; Класс Insecta, отряд Collembola (4 вида): Isotoma viridis , Parisotoma notabilis, Neanura museorum, Sphaeridia pumilis; Отряд Coleóptera (3

вида): Caraubus exaratus, Trechus quadristriatus, Poecilus crenuliger; отряд Symphyla (1 вид): Scutigerella spp; Класс Oligochaeta, семейство Enchytraeidae (2 вида): Enchytraeus buchholzi, Fridcricia bisetosa; Сем. Lumbricidae (2 вида): Lumbricus terrestris, Allobophora longa; Класс Gastropoda, Отряд Stylomatophora (таблица 10).

При загрязнении чернозёма типичного кинмиксом выявлено увеличение содержания гумуса в некоторых вариантах опыта, и его снижение в вариантах с фенизаном и раундапом. Снижение содержания гумуса объясняется его минерализацией микроорганизмами, которые не были угнетены кинмиксом, так как ПДК этого пестицида ниже, чем у фенизана и раундапа.

Таблица 10 - Абсолютная плотность и биомасса представителей систематических групп доминирующих беспозвоночных животных в почвах изученных экосистем Брюховецкого района Краснодарского края, 2006

Систематические группы, беспозвоночных животных До применения гербицидов экз./м2; мг/м2 После применения гербицидов экз./м2; мг/м2

1 2 3

Кл.Nematode (3) 12,5 ±0,1 0,07 0,9 ± 0,2 0,0000065

Кл. Arachnida OTp.Acariphormes п/oTp.Trombidiphormes 28,2 ±0,3 12,2 7,4 ±0,3 0,00037

Кл. Insecta OTp.Collembola Отр. Coleóptera Отр. Symphyla 46,8 ±0,2 0,322 28,1 ±0,2 14 28,1 ±0,3 0,332 10,2 ±0,1 0,0019 21,8 ±0,2 4,58 12,5 ±0,2 0,063

Kn.Oiigochaeta Сем.Enchytraeidae Сем.Lumbricidae 175,5 ±0,1 3,8 52,6 ±0,2 87,1 7,4 ±0,1 0,0052 0,9 ± 0,3 0,11

Кл.Gastropoda Отр.Stylomatophora 66,1 ±0,1 232,8 60,0 ±0,3 0,157

При изучении влияния пестицидов на почвенные микробоценозы, нами был использован метод инициированного микробного сообщества. В результате проведённых исследований установлены четыре адаптивные зоны — интервалы концентраций пестицидов (и входящих в них химических элементов), в которых происходят определённые изменения в составе и организации функционирующего в почве микробного сообщества, обеспечивающие его приспособление к новым условиям существования. В зоне гомеосгаза изменяется только интенсивность микробиологических процессов. В зоне стресса изменяется организация микробного сообщества, что выражается в перераспределении его членов но степени доминирования. В зоне резистентности резко сокращается видовой состав микробоценоза, а доминирующее положение занимают резистентные

к загрязнителю виды микроорганизмов Fusarium oxysporuni. Phoma niarchalii (таблицы 11 и 12).

Таблица 11 - Влияние пестицидов на численность бактерий в чернозёме типичном, млн/г почвы, 2008

Пестицид Контроль 1ПДК 10ПДК 100 ПДК нср05

1 2 3 4 5 6

Фенизан 14,5 16,9 20,5 96,0 0,7

14,5 13,1 10,4 24,3 0,8

14,5 17,0 28,0 99,0 0,8

нср05 3,3 4,5 13,9

Кинмикс 14,5 10,4 16,8 24,0 0,8

14,5 11,0 17,3 25,0 0,7

14,5 2,2 15,7 7,5 0,6

нср05 3,3 3,8 3,6

Таблица 12 - Влияние пестицидов на численность спорообразующих бактерий в чернозёме типичном млн/г почвы, 2008

Пестицид Контроль 1ПДК 10ПДК 100 ПДК нср05

1 2 3 4 5 6

Фенизан 4,0 4,0 2,7 2,9 0,9

4,0 3,2 3,0 1,3 0,7

4,0 2,4 3,0 1,9 0,7

нср05 0,7 0,7 0,4

Раундап 4,0 3,6 2,5 4,8 0,9

4,0 2,5 3,8 4,6 0,9

4,0 0,6 2,1 4,8 0,7

нср05 0,6 0,6 0,9

В зоне репрессии обнаружить развитие микроорганизмов, прямыми методами не удалось. Величина зоны гомеостаза может выступать в качестве критерия, количественно отражающего степень устойчивости почвенного микробного сообщества к загрязнению пестицидами.

ВЫВОДЫ

1. Загрязнение высокими дозами пестицидов ведёт к снижению биологической активности чернозёма типичного в экосистемах Северо-Западного Предкавказья,

в результате чего наблюдается изменение следующих показателей: увеличение pH от 7,45 до 7,6; распределение представителей почвенной микробобиоты по степени толерантности (микроскопические грибы > стрептомицеты > бактерии > спорообразующие бактерии); изменение абсолютной плотности представителей почвенных животных: нематод с 12,5 до 0,9 экз/м2 , энхитреид с 175,5 до 7,4, коллембол с 46,8 до 10,2, люмбрицид с 52,6 до 0,9, незначительным изменением гастропод с 66,1 до 60,0; изменение показателей почвенных ферментов: каталазы с 7,7 до 8,2 %/г, инвертазы с 19,2 до 28,6%/г.

2. Максимальное токсическое воздействие пестицидов на почвенные микроорганизмы в экосистемах региона проявляется в первое время после загрязнения, когда их численность в почве существенно уменьшается с 25 млн/г до 13 млн/г. К ним относятся представители родов Saccharopolyspora, Saccharomonospora, Glicomyces, Kibdelosporangium. Численность некоторых микроорганизмов резко возрастает, превышая контрольные значения, на 2-3 порядка. При этом в первую очередь увеличивается численность с 25 млн/г до 40 млн/г более толерантных к загрязнению пестицидами групп микроорганизмов. К таковым относятся стрептомицеты представители родов Frankia, Streptomyces, Nocardiodes, Streptomadura, Streptosporangium, Micromonospora.

3.Выяачено 4 рода микроорганизмов: Phoma (1 вид), Fusarium (1), Streptomyces (3) и 20 образуемых ими микробоценозов, 8 родов почвенных беспозвоночных животных: Rhabditis (3 вида), Isotoma (1), Neanura (1,) Sphaeridia (1), Enchytraeida (1), Fridericia (1), Lumbricus (1), Allobophora (1) биоиндикаторов содержания гумуса и загрязнения почв экосистем региона пестицидами. Для мониторинга и биоиндикации загрязнения чернозёмов экосистем Северо-Западного Предкавказья пестицидами наиболее объективными являются результаты анализа видового состава и структуры почвенных микробоценозов, а также абсолютная плотность видового состава доминирующих почвенных животных.

4. На основе подбора наиболее информативных 6 показателей биологической активности почвы определено суммарное изменение последней. Среднее значение выбранных показателей при загрязнении чернозёма изученных экосистем пестицидами, снижается с 81% до 53 %, в то время как отдельные показатели биологической активности почвы могут увеличиваться на 15%.

5. Показатели биологической активности почвы отличаются значительным временным варьированием значений (от 3 до 180 суток) при однократном поступлении пестицидов. При этом естественное природное варьирование усиливается в результате существенной перестройки почвенной микробобиоты экосистемы, растянутой во времени, что приводит к изменению многих показателей биологической активности. При регулярном поступлении пестицидов в почву экосистемы, почвенный микробоценоз стабилизируется и варьирования не происходит.

Научно-методические рекомендации

• В целях мониторинга и диагностики загрязнения почв экосистем пестицидами следует использовать биохимические показатели (изменение количественного состава ферментов почв, образование комплексов с фосфолипидами. изменение трехмерной структуры белков) как более чувствительные и менее варьирующие по сравнению с микробиологическими, атак же показатели изменения ферментативной активности, скорости разложения мочевины, целлюлозоразрушающей активности, интенсивности накопления свободных аминокислот.

• Для мониторинга и биоиндикации загрязнения чернозёмов экосистем СевероЗападного Предкавказья пестицидами необходимо использовать показатель отношения численности бактерий, к их численности по посеву, как индикатора сукцессионных процессов в почве.

•О биологической активности почвы нельзя судить по какому-либо одному показателю. При мониторинге и индикации почв, загрязнённых пестицидами, необходимо определение суммарного изменения биологической активности почвы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Бурхан О.П., Штомпель Ю.А, Криворотов С.Б. Влияние пестицидов па микробиологическую активность почв.//Международная научная конференция «Экология и биология почв». - Ростов-иа-Дону: РГУ - 2007 - 0,131 п.л. (лично автором - 0,25 п.л.)

2. Бурхан О.П., Криворотов С.Б. Влияние химического загрязнения на биологическую активность чернозёмов типичных центральной зоны СевероЗападного Предкавказья и пути их рекультивации.//: Монография. - Краснодар -2008 - 4,25 п.л. (лично автором - 2,5 п.л.)

3. Бурхан О.П., С.Б.Криворотов. Влияние пестицидов на содержание микроорганизмов в почвах центральной зоны Северо-Западного Предкавказья/ // Материалы научно-практической конференции, посвященной 20-летию природоохранной службы Краснодарского края,- Краснодар - 2008 - 0,18 п.л. (лично автором - 0,13 п.л.)

4. Бурхан О.П. , Криворотов С.Б. Фитотоксичность черноземов типичных // Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Материалы II всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Краснодар - 2008 - 0,44 п.л. (лично автором - 0,3 1 п.л.)

5. Бурхан О.П., Криворотов С.Б. Влияние пестицидов иа содержание подвижных форм азота и фосфора в чернозёме типичном центральной зоны Северо-Западного Предкавказья // Тезисы доклада XXXVI научной конференции молодых ученых Южного Федерального Округа, КГУФКСТ. - Краснодар, 2009 - 0,31 п.л. (лично автором - 0,25 п.л.)

6. Бурхан О.П. Биологическая активность почв //Материалы 2 международной

Интернетконференции «Фундаментальные и прикладные исследования в ЛПК на современном этапе развития химии». - Орел - 2009- 0,25 пл. (лично автором - 0,25 пл.)

7. Бурхан О.П. , Криворотое С.Б. К изучению почвенной микрофлоры чернозёмов типичных центральной зоны Северо-Западного Предкавказья// Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар -2009 - Вып. 2 (16). - 0,56 п.л. ( из перечня ВАК) (лично автором - 0,46 п.л.)

8. Бурхан О.П., С.Б. Криворотов Влияние загрязнений пестицидами на биологическую активность почв//Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий: Материалы XXII Межреспубликанской научно-практической конференции с международным участием.- Краснодар - 2009- 0,18 п.л. (лично автором - 0,13 п.л.)

9. Бурхан 0.11. Криворотов С.Б. Влияние пестицидов на фитотоксичность чернозёма типичного центральной зоны Северо-Западного Предкавказья//Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Материалы III всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. Краснодар - 2009 - 0,18 п.л. (лично автором - 0,13 п.л.)

10. Бурхан О.П. Токсические свойства чернозёма типичного экосистем центральной зоны Северо-Западного Предкавказья // Тезисы доклада XXXV11 научной конференции молодых ученых Южного Федерального Округа, КГУФКСТ. Краснодар - 2010 - 0,56 ил. (лично автором - 0,56 п.л.)

БУРХАН Ольга Павловна

АВТОРЕФЕРАТ

печать 20.03. 2010. Объём 1.5 п.л. Тираж 100 экз. Зс ОАО «Колос». 295000. Краснодар, ул. Северная. 23

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Бурхан, Ольга Павловна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 ЗАГРЯЗНЕНИЕ АГРОСИСТЕМ ПЕСТИЦИДАМИ.

1.2. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ.

1.2.1. Микробиологическая активность почв.

1.2.2. Ферментативная активность почв.

1.2.3. Гумусное состояние.

1.3 ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПЕСТИЦИДАМИ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ.

1.3.1. Влияние пестицидов на микроорганизмы.

1.3.2. Общие закономерности изменения биологической активности по мере возрастания содержания в почве пестицидов.

2. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМОВ ТИПИЧНЫХ.

2.1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1.1. Геоморфология.

2.1.2. Почвообразующие породы.

2.1.3. Климат.

2.1.4. Растительность.

2.2 ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ЧЕРНОЗЕМОВ ТИПИЧНЫХ.

2.3 ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО.

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 МЕТОДИКА ПОЛЕВЫХ И МОДЕЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.2МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕСТИЦИДОВ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ.

3.3 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ .51 ПОЧВЫ.

3.4 СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

4.1 ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО.

4.1.1. Влияние пестицидов на численность и соотношение основных групп почвенных микроорганизмов.

4.1.2. Влияние пестицидов на дыхание почвы.

4.1.3. Влияние пестицидов на целлюлозолитическую активность почвы.

4.1.4. Влияние пестицидов на интенсивность накопления в почве свободных аминокислот.

4.1.5. Влияние пестицидов на скорость разложения мочевины в почве

4.2.ИЗМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО.

4.3 ИЗМЕНЕНИЕ ГУМУСНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕРНОЗЕМА.

ТИПИЧНОГО.

4.4 ВЛИЯНИЕ ПЕСТИЦИДОВ НА СОДЕРЖАНИЕ В ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ АЗОТА И ФОСФОРА.

4.5 ВЛИЯНИЕ ПЕСТИЦИДОВ НА ФИТОТОКСИЧНОСТЬ.

ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО.

4.6 ВЛИЯНИЕ ПЕСТИЦИДОВ НА КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНЫЕ И ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ В ЧЕРНОЗЕМЕ ТИПИЧНОМ.

4.6.1. Влияние пестицидов на рН почвы.

4.6.2. Влияние пестицидов на Eh почвы.

4.7. СРАВНЕНИЕ ПЕСТИЦИДОВ ПО СТЕПЕНИ ИХ ТОКСИЧНОСТИ.

4.8 ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ.

4.9 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В ЦЕЛЯХ МОНИТОРИНГА И БИОДИАГНОСТИКИ ПОЧВ.

4.10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО ИЗМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОЧВЫ.

4.11 ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО И ЕГО УСТОЙЧИВОСТИ К ЗАГРЯЗНЕНИЮ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние пестицидов на биологическую активность чернозема типичного центральной зоны Северо-Западного Предкавказья"

Актуальность темы. В настоящее время загрязнение почв экосистем пестицидами приняло глобальный характер. Поступление их в почву в больших количествах в первую очередь влияет на биологические свойства почвы: снижается численность ассоциативных группировок микробобиоты, погибают беспозвоночные животные сапротрофного яруса, в котором происходит потребление и разложение органических остатков. В загрязненных почвах наряду с микроорганизмами гибнут такие ценные индикаторы содержания гумуса и регуляторы рН почвы, как эн-хитреиды и дождевые черви. Вырабатываемый у энхитреид и люмбрицид в морреновых железах углекислый кальций нейтрализует почвенные кислоты, проходящие через пищеварительный тракт этих животных, поэтому выделяемые ими копролиты имеют более высокое значение рН, чем почвы. В копролитах обильно развиваются бактерии. Копролиты - центры образования специфических ассоциативных микробных сообществ. Пестициды - это экологический фактор, появившийся в природе в связи с широким применением человеком чужеродных соединений для борьбы с сорняками и вредителями культурных растений. Пестициды способны изменять биологические свойства почв, частично нарушать или приводить к полной утрате их плодородия. Кроме того, пестициды изменяют и более консервативные признаки почв экосистем, такие как гумусное состояние, структуру, рН .

Среди других типов почв черноземы обладают высокой степенью устойчивости к загрязнению вообще и, к пестицидам, в частности. Однако и они не всегда способны противостоять воздействию загрязняющих веществ. Черноземы играют значительную роль в производстве сельскохозяйственной продукции на Северном Кавказе и в целом в стране, поэтому снижение их плодородия в результате загрязнения химическими веществами опасная тенденция.

Воздействие пестицидов, а так же экологическая оценка состояния почв в сеяных биоценозах экосистем региона осуществляется установлением ряда диагностических показателей, снижающих биологическую активность. Эти показатели широко используются при мониторинге загрязнения почв экосистем пестицидами. Вышеизложенное является одним из важнейших аспектов актуальности выбранной темы.

Цель исследования - установить основные принципы изменения биологической активности чернозема типичного в экосистемах СевероЗападного Предкавказья под влиянием загрязнения пестицидами.

В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:

1. Установить влияние пестицидов на численность основных групп микробобиоты в составе и структуре почвенных микробоценозов, интенсивность основных микробиологических процессов в экосистемах Северо-Западного Предкавказья.

3. Изучить влияние пестицидов на ферментативную активность, гумусное состояние, содержание в почве доступных для растений форм азота и фосфора, фитотоксичность чернозема типичного для использования этих показателей в мониторинге почв района исследований.

Научная новизна. На основании комплексных исследований проведен сравнительный анализ разных методов оценки биологической активности почв основных экосистем региона. В основу анализа положено сравнение вариабельности полученных данных и чувствительности методов к выявлению разных уровней загрязнения почвы пестицидами. Впервые проведено сравнение исследованных черноземов экосистем Северо-Западного Предкавказья по степени изменения биологической активности с целью определения их относительной устойчивости к загрязнению пестицидами. Полученные данные позволили выявить степень устойчивости черноземов типичных экосистем центральной зоны Северо-Западного Предкавказья к загрязнению пестицидами. Выявлены виды микробобиоты и почвенных беспозвоночных животных, а так же микробоценозы, которые необходимо использовать в качестве биоиндикаторов для мониторинга загрязнения черноземов пестицидами.

Теоретическое и практическое значение работы. Полученные результаты позволили расширить знания об изменении биологической активности черноземов типичных под влиянием загрязнения пестицидами в экосистемах центральной зоны Северо-Западного Предкавказья. Результаты исследований используются в качестве практических рекомендаций сельскохозяйственными предприятиями СПК «Нива Кубани» Брюховец-кого района, Краснодарского края, ЗАО «Победа» (ст. Новоджерелиевская Краснодарского края), свеклосовхозом «Кореновский», Краснодарского края. Полученные данные вносят вклад в развитие наук экологии и почвоведения, а так же могут быть применены при изучении биологической активности почв после их сельскохозяйственного использования. Материалы, диссертационной работы используются в преподавании курсов «Экология и рациональное природопользование», «Экология почв», «Почвоведение» в Кубанском государственном университете, а так же при прохождении студентами учебных практик.

Основные положения, выносимые на защиту:

2. При загрязнении почв пестицидами происходит снижение численности бактерий, основных представителей почвенных беспозвоночных животных. Наиболее чувствительными являются аммонифицирующие, олигонитрофильные, коринеподобные споровые бактерии и стрептомицеты, а так же нематоды, энхитреиды, люмбрициды, а наиболее устойчивыми: целлюлозолитические и азотофицирующие бактерии, из мезофауны - гастроподы. В загрязненных пестицидами почвах происходит увеличение численности почвенных миксомице-тов.

3. Для мониторинга и биоиндикации загрязнения черноземов экосистем пестицидами важными являются результаты анализа видового состава и структуры почвенных микробоценозов.

Апробация. Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, 2007); на XXII и XXIII Межреспубликанских научно-практических конференциях «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем Южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2009, 2010); на научно- практической конференции, посвященной 20-летию природоохранной службы Краснодарского края (Краснодар, 2008); II и III Всероссийских конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», (Краснодар, 2008, 2009), II международной Интернет-конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в АПК на современном этапе развития химии» (Орел, 2009 г.), XXXVI и XXXVII научных конференциях молодых ученых ВУЗов Южного Федерального округа (Краснодар, 2008, 2009).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, научно-методических рекомендаций, списка литературы (100 источников, из них 10 на иностранных языках). Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, иллюстрирована 16 таблицами и 10 приложениями

Заключение Диссертация по теме "Экология", Бурхан, Ольга Павловна

ВЫВОДЫ

1. Загрязнение высокими дозами пестицидов ведет к снижению биологической активности чернозема типичного в экосистемах Северо-Западного Предкавказья, в результате чего наблюдается изменение следующих показателей: уменьшение рН от 7,45 до 7,6; распределение представителей почвенной микро-бобиоты по степени толерантности (микроскопические грибы > стрептомицеты > бактерии > спорообразующие бактерии); изменение абсолютной плотности представителей почвенных животных: нематод с 12,5 до 0,9 экз/м , энхитреид с 175,5 до 7,4, коллембол с 46,8 до 10,2, люмбрицид с 52,6 до 0,9, незначительным изменением гастропод с 66,1 до 60,0; изменение показателей почвенных ферментов: каталазы с 7,7 до 8,2 %/г, инвертазы с 19,2 до 28,6.

К ним относятся представители родов Saccharopolyspora, Saccharomonospora, Gli-comyces, Kibdelosporangium. Численность некоторых микроорганизмов резко возрастает, превышая контрольные значения, иногда на 2-3 порядка. При этом в первую очередь увеличивается численность с 25 млн/г до 40 млн/г более толерантных к загрязнению пестицидами групп микроорганизмов. К таковым относятся стрептомицеты представители родов Frankia, Streptomyces, Nocardiodes, Acty-nomadura, Streptosporangium, Micromonospora.

3.Выявлено 4 рода микроорганизмов: Phoma (1 вид), Fusarium (1), Bacterium (6), Actinomyces (3) и 20 образуемых ими микробоценозов, 5 родов почвенных беспозвоночных животных: Nematoda, Collembola, Enchytreida, Lumbricus, Eisenia, биоиндикаторов содержания гумуса и загрязнения почв экосистем региона пестицидами. Для мониторинга и биоиндикации загрязнения черноземов экосистем Северо-Западного Предкавказья пестицидами, наиболее объективными являются результаты анализа видового состава и структуры почвенных микробоценозов, а также абсолютная плотность видового состава доминирующих почвенных животных.

4. На основе подбора наиболее информативных 6 показателей биологической активности почвы определено суммарное изменение последней. Среднее значение выбранных показателей при загрязнении чернозема изученных экосистем пестицидами, снижается с 81% до 53 %, в то время как отдельные показатели биологической активности почвы могут увеличиваться на 15%.

Научно-методические рекомендации

• В целях мониторинга и диагностики загрязнения почв экосистем пестицидами следует использовать биохимические показатели (изменение количественного состава ферментов почв, образование комплексов с фосфолипи-дами, изменение трехмерной структуры белков) как более чувствительные и менее варьирующие по сравнению с микробиологическими, а так же показатели изменения ферментативной активности, скорости разложения мочевины, целлюлозоразрушающей активности, интенсивности накопления свободных аминокислот.

• Для мониторинга и биоиндикации загрязнения черноземов экосистем Северо-Западного Предкавказья пестицидами необходимо использовать показатель отношения численности бактерий, к их численности по посеву, как индикатора сукцессионных процессов в почве.

•О биологической активности почвы нельзя судить по какому-либо одному показателю. При мониторинге и индикации почв, загрязненных пестицидами, необходимо определение суммарного изменения биологической активности почвы.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Бурхан, Ольга Павловна, Краснодар

1.Абрамян С.А. Изменение ферментативной активности почв под влиянием естественных и антропогенных факторов // Почвоведение. 1992. № 7. С.70-82.

2. Авдеева А.В. Почвы области предгорий кубанского округа // Труды государственного института табаковедения. Краснодар, 1930. С. 14-28.

3. Александрова JI.H. О механизме образования гумусовых веществ и процессах превращения их в почве // Гумус и биологическая аккумуляция элементов в почве. Зап. ЛСХИ. 1966. ТЛ05. Вып.1. С. 3-18.

4. Александрова JI.H. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. JL: Наука. Ленингр. отд-ние, 1980. 288 с.

5. Алексеев А.А. Подвижность цинка и кадмия в почвах. Автореф. дис. канд. наук. М., 1979.24 с.

6. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. М: Агропромиздат, 1987. 140 с.

7. Алещенко М.Г. Минералогический и химический состав илистой фракции предкавказских карбонатных черноземов//Вестник МГУ, 1973. № 1. С. 1725.

8. Андреюк Е.И. Методологические аспекты изучения микробных сообществ почвы // Микробные сообщества и их функционирование в почве. Киев: Наук.1981.С. 13-23.

9. Аристовская Т.В., Чугунова М.В. Экспресс-метод определения биологической активности почвы //Почвоведение. 1989. № 11. С. 142-147.

10. Ю.Асеева И.В., Лаврентьева В.А, Коновалова О.Е. Влияние аэротехногенного загрязнения на биохимическую активность дерново-подзолистой почвы // Эко-токсикология и охрана природы. Рига, 1988. С. 18-19.

11. Атлавините О.П. Оценка изучения биологической активности почвы в вегетационных сосудах / Биологическая диагностика почв. М.: Наука, 1976. С. 24-25.

12. Ацци Д. Сельскохозяйственная экология. М., 1959. 479 с. Н.Бабьева И.П., Левин СВ., Решетова И.С. Изменение численности микроорганизмов в почвах при загрязнении тяжелыми металлами // Тяжелые металлы в окружающей среде. М: Изд-во МГУ, 1980. С. 115-120.

13. Бабьева М.А, Зенова Н.К. Биология почв. М.: Изд-во МГУ, 1989. 336 с.

14. Байдина Н.Л. Инактивация тяжелых металлов гумусом и цеолитами в техно-геннозагрязненной почве // Почвоведение. 1994. № 9. С. 121-125.

15. Бансал Р.Л. Содержание цинка в почве и транслокация его в растения. Авто-реф. дис. канд. биол. наук. М., 1982. 21 с.

16. Безуглова О.С. Гумусное состояние черноземно-степных и каштановых почв южной России // Дисс. доктора биол. наук. Ростов н/Д, 1994. 322 с.

17. Безуглова О.С., Ерыженская В.П., Морозов И.В., Янова Е.В. Содержание и распределение углеводов-в почвах Ростовской области // Биологические науки. 1990. № 12. С. 134-143.

18. Безуглова О.С., Игнатенко Е.Л., Морозов И.В., Шевченко И.Д. Влияние бурого угля на снижение подвижности меди и свинца в черноземе обыкновенном // Почвоведение. 1996. №9. С. 1103-1106

19. Белицина Г.Д., Бясов К.Х., Садименко П.А., Салманов А.Б., Соборникова И.Г., Тонконоженко Е.В. Северный Кавказ // Микроэлементы в почвах СССР ' (подвижные формы микроэлементов в почвах Европейской части СССР). М.: Изд-во МГУ, 1981. С. 159-183.

20. Белицин<1 Г.Д., Дронова Н.Я., Скиорцова И.Н., Томилина Л.Н. Изменение некоторых показателей биологической активности почв под влиянием антропогенной нагрузки //Почвоведение. 1989. № 1. С. 140-144.

21. Блажний Е.С. Почвы равнинной и предгорной части Краснодарского края // Труды Кубанского СХИ. Краснодар, 1999.

22. Добровольская Т.Г., Лысак Л.В., Звягинцев Д.Г. Почвы и микробное биоразнообразие//Почвоведение. 1996. № 6. С. 699-704.

23. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регулятор-ная роль почвы // Почвоведение. 1997. № 4. С. 431 -441.

24. Добровольский Г.В., Гришина J1. А. Охрана почв. М: Изд-во МГУ, 1985. 224 с.

25. Добровольский Г.В., Розанов Б.Г., Гришина Л.А., Орлов Д.Г. Проблемы мониторинга и охраны почв // Докл. симпозиумов VII делегатск. съезда Всесоюзного общества почвоведов 9-13 сент. 1985 г. Ташкент, 1985. Ч. 6. С. 255-265.

26. Добровольский Г.В., Урусевская И.С. География почв. М.: Изд-во Моск. унта, 1984. 416 с.

27. Дончева А.В. Воздействие металлургического производства на растительность Монче-тундры // Техногенные факторы изменения окружающей среды и современные задачи охраны природы. М.: МГУ, 1975. С. 25-31.

28. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 416 с.

29. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П. Влияние промышленного загрязнения на микрофлору почв // Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды. Тезисы докладов конференции. Пущино, 22-24 дек. 1975.

30. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М: Изд-во МГУ, 1987. 256 с.

31. Звягинцев Д.Г. Современные проблемы экологии почвенных микроорганизмов // Микробиология окружающей среды. Алма-Ата, 1980. С. 65-78.

32. Звягинцев Д.Г. Успехи и современные проблемы почвенной микробиологии // Почвоведение. 1987. № Ю. С. 44-52.

33. Ильин В.Б. О нормировании тяжелых металлов в почве // Почвоведение. 1986. № 9: С.90-98.

34. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва -— растение. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. 151 с.

35. Илялетдинов А.Н. Микробиологические превращения металлов. Алма-Ата: Наука, 1984.268 с.

36. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях.1. М.: Мир, 1989.439 с.

37. Казеев К. Ш., Колесников СИ. Изменение биологических свойств почв Краснодарского края при использовании под пашней // Кризис почвенных ресурсов: причины и следствия. Материалы Международной студенческой конференции. Санкт-Петербург. 1997а.,

38. Казеев К.Ш., Колесников СИ. Биологическая характеристика почв Краснодарского края И Проблемы почвенной зоологии: Материалы докладов I Всероссийского совещания. Ростов н/Д: Изд-во ИУУ, 1996. С. 50-51.

39. Казеев К.Ш, Колесников С.И. Оценка биологического состояния почв Краснодарского края // Научная конференция аспирантов и соискателей (тезисы докладов, 1996 год). Ростов-на-Дону, 1997в. С 21-22.

40. Клесов АА, Березин И.В. Ферментативный катализ. М.: Изд-во МГУ, 1980. Ч. 1.264 с.

41. Ковальский В.В. Геохимическая экология. Очерки. М., Наука, 1974. 299 с.

42. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. М.: Наука, 1970. 179 с.

43. Ковда В. А., Якушевская И.В., Тюрюканов А.Н. Микроэлементы в почвах Советского Союза. М.; Изд-во Моск. ун-та, 1959. 67 с.

44. Колесников СИ. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на биологическую активность чернозема обыкновенного // Экология и регион. Материалы международной студенческой научно-практической конференции. Ростов-на-Дону, 1995а. С. 135.

45. Колесников СИ. Влияние загрязнения тяжелыми металлами на микрофлору чернозема обыкновенного // Тезисы докладов II съезда общества почвоведов. Санкт-Петербург. 1996а. С. 263-264.

46. Колесников СИ. Изменение микробиологической активности чернозема обыкновенного под влиянием загрязнения тяжелыми металлами // Экология и современность. Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону. 1995в. С. 145.

47. Колесников СИ. Тяжелые металлы в черноземах обыкновенных опытных полей НИИ Агрохимии и иочиоводсшия Краоиодарскси о края // Научная конференция аспирантов и соискателей (тезисы докладов, 1994 год). Ростов-на-Дону, 1996в. С 26-27.

48. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. М.: АН СССР, 1963. 315 с.

49. Кононова М.М. Проблема почвенного гумуса и современные задачи его изучения. М., 1951.392 с.

50. Конорева И.А. Гумусное состояние дерново-подзолистых почв фоновых и техногенных ландшафтов: Автореф. канд. биол. наук. М., 1984. 198 с.

51. Корсакова М.П. Итоги стационарных работ по биодинамике почвы // Труды сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ. 1929. Вып. 1.

52. Косенко И.С. Ботанико-географическая характеристика районов Кубанского и Майкопского округов. Краснодар, 1930.

53. Косинова Л.Ю. Изменение структуры микробоценозов и ферментативной активности некоторых почв под влиянием свинца и кадмия // Микробоцено-зы почв при антропогенном воздействии. Новосибирск: Наука, 1985. С.29-46.

54. Красильников Н.А. Микроорганизмы почвы и высшие растения. М.: Изд-во АН СССР. 1958.

55. Краснова Н.М. Активность почвенных ферментов в условиях техногенного загрязнения // Химия в сель, хоз-ве. 1982. Т. 20. № 3. С. 28-30.

56. Криволуцкий Д.А., Покаржевский А.Д., Сизова М.Г. Почвенная фауна в кадастре животного мира. Ростов н /Д, 1985. 96 с.

57. Кудло К.К. Влияние промышленного загрязнения почв на урожайность сельскохозяйственных растений // Человек — техника — природа. Киев, 1976. С. 157-159.

58. Кулматов Р.А Закономерности распределения и миграции токсичных элементов в окружающей среде аридной зоны СССР. Автореф. дне. . д-ра физ.-мат. наук. Тайшет, 1982. 32 с.

59. Купревич В.Ф. Биологическая активность и методы ее определения // Докл. АН СССР. 1951.Т.79.№5.

60. Купревич В.Ф. Почвенная энзимология // Научные труды. Т.4. Минск: Наука и Техника. 1974.404 с.

61. Купревич В.Ф., Щербакова Т.А, Почвенная энзимология. Минск: Наука и техника, 1966. 275 с.

62. Лугаускас А.Ю., Шляужене Д.Ю., Репечкене Ю.П. Действие антропогенных факторов на грибные сообщества почв // Микробные сообщества и их функционирования в почве. Киев, 1981. С. 199-202.

63. Мамитко А.В., Мамитко В.Р. Возбужденные микробные ассоциации как один из показателей антропогенного воздействия // Стационарные исследования природных процессов и качества среды. Иркутск, 1983. С. 97-102.

64. Марфенина О.Е. Микробиологические аспекты охраны почв. М: Изд-во МГУ, 1991. 118 с.

65. Марфенина О.Е. Реакция комплекса микроскопических грибов на загрязнение почв тяжелыми металлами // Вест. Моск. ун-та. Сер. почвовед. 1985. № 2. С. 46-50.

66. Марфенина О.Е., Мирчинк Т.Г. Микроскопические грибы при антропогенном воздействии на почву // Почвоведение. №9. 1988. С. 107-112.

67. Методы полевых и вегетационных опытов с удобрениями и пестицидами. М., 1967. 183 с.

68. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под. ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

69. Минеев В.Г., Кочетавкин А.В., Нгуен Ван Бо. Использование природныхцео- литов для предотвращения загрязнения почвы и растений тяжелыми металлами //Агрохимия. 1989. № 8. С. 89-95.

70. Мншустин E.IT. Микроорганизмы и плодородие почвы. М.: 1Ьд-но АН СССР, 1956. 246 с.

71. Мишустин Е.Н. Микроорганизмы как компоненты биогеоценоза. М.: Наука. 1984. 161 с.

72. Мишустин Е.Н., Мирзоева В.А. Соотношение основных групп микроорганизмов в почвах разных типов // Почвоведение. 1953. № 6.

73. Шестакова Г.А., Иванова JT.K. К вопросу о влиянии выбросов предприятий цветной металлургии на микронаселение почв // Микроорганизмы в сельском хозяйстве. Тезисы докл., МГУ. 1968. С. 94-95.

74. П1индерук Г.Н. Изменение природной среды в ФРГ // Актуальные проблемы изменения природной среды за рубежом. М., 1976. С. 162-179.

75. Шмук А.А. К биологии Кубанского чернозема // Труды Кубано-Черноморского НИИ. Т. 10. Вып. 1. 1923.

76. Шугалей B.C., Кесслер P.M. Ферментология. Ростов н/Д: Изд-во Рост, унта, 1986. 93 с.

77. Щербакова Т.А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества: (В естественных и искусственных фитоценозах). Минск: Наука и техника, 1983. 222 с.

78. Эрлих X. Жизнь микробов в присутствии тяжелых металлов, мышьяка и сурьмы // Жизнь микробов в экстремальных условиях. М., 1981. С. 440-469.

79. Яковлев С.А Почвы и грунты по линии Армавир-Туапсинской железной дороги. СПб, 1914.

80. Premi P.R., Cornfield А.Н. Effect of addition of copper, manganese, zinc and chromium on ammonification and nitrification during incubation of soil // Plant Soil. 1969. Vol. 31. P. 345-352.

81. Scheja G., Kunze С Einflub von schwermetallen auf den abbau N-haltiger or-ganischer verbindungen durch bakteriena // Verh. Ges. Okol. Bd. 13.13. Tahres-tag. Bremen. 25 Sept. — 1 Okt. 1983. Gottingen. 1985. S. 519-524.

82. Shich W.K., Yee C.J. Microbial toxicity monitor for in situ continuous application // Biotechnol. a. Bioeng. 1985. Vol. 27. № 10. P. 1500-1506.

83. Silver S. Bacterial transformation of and resistance to heavy metals // Changing Metal Cycles a. Human Health Rept. Dahlem Workshop, Berlin, March 20-25, 1983. Berlin e. a., 1984. P. 199-223.

84. Silver S. Mechanisms of bacterial resistances to toxic heavy metals: arsenic, antimony, silver, cadmium and mercury // U. S. Dep. Commer. Nat. Bur. Stand SPEO Publ.1981. №618. P. 301-324.

85. Summers A.O. Bacterial resistance to toxic elements // Trends Biotechnol. 1985. Vol.3. №5. P. 122-125.

86. Tatsuyama K., Egawa H., Senmaru H. et al. Penicillium lilacinum; its toleranceto cadmium // Experientia. 1975. Vol. 31. № 9. P. 1044-1047.

87. Tatsuyama K., Yamamoto H., Shiota Т., Egawa H. Measuring cellulose decomposition using Benchkote-paper for the estimation of soil pollution with copper // Experientia. 1981. Vol. 37. P. 131-132.

Информация о работе

Бурхан, Ольга Павловна
кандидата биологических наук
Краснодар, 2010
ВАК 03.00.16

Диссертация

Влияние пестицидов на биологическую активность чернозема типичного центральной зоны Северо-Западного Предкавказья - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы