Экология СПРАВОЧНИК
Информация
биологическая активность почвы
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ — совокупность биологических процессов в почве. О Б.а.п. судят по интенсивности дыхания почвы (потребление кислорода, выделение углекислоты), ферментативной активности почвы и др. показателям. Повышению Б.а.п. способствует внесение органических и бактериальных удобрений, использование сидератов и правильных севооборотов, а также применение мелиорантов (извести, гипса) для поддержания благоприятных физико-химических свойств почвы и мероприятий, улучшающих водный, окислительно-восстановитель-ный и тепловой режимы. См. также Биомасса почвенных микроорганизмов активная.[ . ]
Под биологической активностью почв (БАП) понимают совокупность биологических процессов, протекающих в почве. Для комплексной характеристики БАП, позволяющей оценить интенсивность и направленность процессов, обусловленных жизнедеятельностью почвенной биоты, используют микробиологические (численность, состав различных групп микро- и мезоорганизмов, биомасса микроорганизмов и т.д.) и биохимические (уровень ферментативной активности, «дыхание» почвы и т.д.) показатели.[ . ]
Каждая почва обладает определенным комплексом свойств и процессов с конкретными показателями их величин. В природной обстановке наблюдается динамичность свойств и процессов почв в связи с ритмами поступления на поверхность почвы света, тепла, влаги и ритмами биологической активности почв. Совокупность суточных и сезонных количественных и качественных изменений почвенных показателей называется почвенным режимом. Различают режимы: питательный, физико-химический, температурный, влажности, газового состава почвенного воздуха, окислительновосстановительный, микробиологический, ферментативный и др. Наряду с ними выделяют режимы, отражающие совокупность явлений, поступления, передвижения (переноса) и расхода элементов питания растений, влаги, воздуха и тепла в почвах: пищевой, водный, воздушный и тепловой.[ . ]
Лучшая биологическая активность почвы выявлена на варианте при внесении 30 кг 25% ГХЦГ, что оказало влияние на увеличение численности бактерий и актино-мицетов, особенно на глубине 10—20 см. Численность же грибов незначительно снизилась при внесении даже 30, 40 и 50 кг на га.[ . ]
Определение активности ферментов важно для оценки влияния агрохимических средств (традиционных и нетрадиционных органических и минеральных удобрений и химических мелиорантов) на биологическую активность почвы без привлечения специальных микробиологических методов, чтобы судить о мобилизации органических соединений азота, фосфора, серы и др. для питания растений. Ферментативную активность почвы определяют с помощью традиционных химических методов.[ . ]
Эмиссия СОг из почвы является суммарным показателем биологической активности почвы, поэтому ее интенсивность в значительной степени следует за изменением общей численности микроорганизмов. По всем вариантам опыта «дыхание» в 2-4 раза выше контроля, за исключением варианта с Ми-кромицетом без питательных добавок.[ . ]
Биологическая активность почв определяется косвенно по выделению С02 почвой. В стеклянный сосуд или эксикатор с притертой крышкой на дно насыпают песок слоем 1,5—2,0 см, на него ровным слоем почву (образец массой 1 кг пропускают через сито с отверстиями диаметром 3 мм). В почву вводят стеклянную трубку, через которую подают воду, и увлажняют до капиллярной влагоемкости. В фарфоровую чашку или чашку Петри наливают поглотитель—10—15 мл 0,1 мольного раствора ЫаОН и ставят на поверхность почвы. Сосуд (эксикатор) герметически закрывают крышкой и помещают в термостат. Ставят такой же сосуд с поглотителем, но без почвы для определения поглощенной углекислоты из воздуха в объеме сосуда в течение опыта.[ . ]
Опасность загрязнения почв определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и прямо или опосредованно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы самоочищения.[ . ]
Эффективное плодородие почв в отношении фосфатов определяется запасом подвижных форм фосфора. К этой группе относятся различные формы почвенных фосфатов, находящихся в динамическом равновесии «твёрдая фаза почвы о раствор». Степень доступности растениям подвижных фосфатов зависит от химических, физикохимических, физических свойств данного типа почвы, сезонной динамики её водного, воздушного и теплового режимов, биологической активности почвы, биологических особенностей возделываемых растений, применяемых удобрений и других факторов.[ . ]
На карбонатных и других почвах с нейтральной реакцией среды, а также на почвах с близким залеганием доломитовых пород в качестве зеленого удобрения с успехом применяют белый донник, который ранней весной подсевают под покров зерновых культур. На второй год первый укос двухлетней формы донника применяют на корм, а второй (отаву) запахивают в качестве зеленого удобрения. Зеленая масса донника с хорошо разветвленной корневой системой обладает высоким удобрительным эффектом. Она способствует увеличению биологической активности почвы, улучшению ее питательного режима, значительному повышению урожаев картофеля, зерновых и других культур. В условиях Владимирской области урожай зерна овса после запашки донника увеличивался на 30—35 % (В. Г. Лошаков, 1980).[ . ]
Авторы считают важным исследование биологической активности почвы по таким показателям, как интенсивность дыхания, азотфиксация, денитрификация, нитрификационная и ферментативная активность и др., что способствует более объективной оценке степени окультуренности почвы или ее деградации.[ . ]
Оценка степени опасности загрязнения почвы химическими веществами. Результаты гигиенических исследований почв, загрязненных тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими веществами, позволяют оценивать степень опасности загрязнения почвы этими токсикантами по уровню их возможного воздействия на системы «почва-растение», «почва-микроорганизмы, биологическая активность», «почва-грунтовые воды», «почва-атмосферный воздух» и опосредованно — на здоровье человека. С гигиенических позиций опасность загрязнения почвы химическими веществами определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и непосредственно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.[ . ]
| Прибор Варбурга для определения биологической активности почвы (пояснения в тексте). |  |
Были разработаны также шкалы для оценки биологической активности почвы, загрязненной нефтью, по комплексным показателям [27]. В числе этих показателей — видовой состав микробного сообщества, интенсивности разложения крахмала и нефти и др.[ . ]
Многие из известных методов определения биологической активности почвы по количеству выделившегося углекислого газа основаны на абсорбции его растворами щелочей.[ . ]
К показателям ранней диагностики относят биологическую активность почв, численный и видовой состав микроорганизмов и беспозвоночных, ферментативную активность почв, интенсивность выделения С02, характеристики ион-но-солевого и кислотно-солевого режимов. Они определяются несколько раз за сезон и позволяют выявить начальные стадии деградации почв.[ . ]
На карбонатном черноземе под кукурузу лучшая биологическая активность почвы выявлена при внесении 1,5 кг/га в гнездо двадцатипятипроцентного ГХЦГ, чем при опудривании семян.[ . ]
Таким образом, применение полимеров усиливает биологическую активность почв, повышает содержание в почве элементов питания, доступных для растений, что в конечном счете положительно сказывается на вегетации сельскохозяйственных культур и их урожайности.[ . ]
Неустойчивый температурный режим и пониженная биологическая активность почвы весной снижают токсичность гербицидов и оттягивают детоксикацию препаратов, вносимых в почву.[ . ]
Содержание доступных элементов питания растений в почвах варьирует в течение вегетационного периода в связи с изменением температуры, влажности, концентрации С02 в почвенном воздухе, биологической активности почв. Оно достигает максимума в европейской части России обычно в июле—августе; динамичность доступных элементов определяется также неравномерным их поглощением растениями. Динамика почвенных и физиологических циклов доступных элементов питания не всегда совпадает, поэтому в критические периоды питания растений рекомендуют проводить подкормки удобрениями. Например, весенняя подкормка озимых зерновых культур азотными удобрениями.[ . ]
Д.Г. Звягинцевым (1980) предложена следующая шкала оценки биологической активности почв по интенсивности разрушения клетчатки (% разложившегося полотна за вегетационный сезон): очень слабая 80.[ . ]
Биотесты в системе показателей экологического состояния почвы могут использоваться лишь для выявления суммарного техногенного воздействия и ни в какой мере не могут заменять ни один из основных показателей. Следует также помнить, что использование биотестирования в целях экологического контроля затруднено изменчивостью биологической активности почвы во времени и изменением действия загрязнителя на биологический объект природными факторами.[ . ]
Отмечают следующие отрицательные последствия загрязнения почв пестицидами: возможность интоксикации человека и животных; нарушение состава популяций биоценозов и угнетение полезной фауны; возникновение популяций вредителей, устойчивых к пестицидам; изменение биологической активности почв и др.[ . ]
Экодом — своеобразная экологическая антропогенная экосистема, биологически активный объект. Он включает в себя и окружающий участок ландшафта, в пределах которого осуществляется полная утилизация отходов и повышается биологическая активность почвы.[ . ]
Известным является факт, что ТМ оказывают негативное влияние на биологическую активность почвы. Высокое содержание ТМ оказывает непосредственное влияние на почвенную микрофлору, вызывая изменение ее численности, состава компонентов микробных комплексов, снижая метаболитическую активность микроорганизмов. Наряду с этим ТМ влияют на ФА почв. Показано, что в высоких концентрациях ТМ изменяют конформацию ферментов и снижают их активность (Самойлова, 1989).[ . ]
Основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами является предельно допустимая концентрация химических веществ в почве. ПДК представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, так как используемые при их научном обосновании критерии отражают все возможные пути опосредованного воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания веществ по каждому показателю вредности. Наименьшее из обоснованных уровней содержание является лимитирующим и принимается за ПДК вещества.[ . ]
Разложение остаточных инсектицидов и гербицидов находящимися в почве микроорганизмами — один из важнейших процессов самоочищения природы [189]. Однако другая сторона этого процесса заключается в том, что пестициды, подобно антибиотикам, нарушают нормальную жизнедеятельность почвенных бактерий, и это ухудшает плодородие почв. Так, по данным бельгийских ученых, постоянно используемые для свекловичных культур пестициды снижают биологическую активность почвы (микробную и ферментативную), увеличивают период минерализации азота и в конечном счете ухудшают сахаристость свеклы. В связи с этим важное значение приобретают исследования по экотоксикологии почвы [190].[ . ]
Но в процессах почвообразования решающую роль играют населяющие почву живые организмы (педобионты): микробы, беспозвоночные и др. Микроорганизмам принадлежит ведущая роль в трансформации химических соединений, миграции химических элементов, питании растений. Совокупность биохимических процессов в почве называют биологической активностью почвы, оценивая ее количественно различными показателями, например интенсивностью «дыхания», образования тепловой энергии, ферментативной активностью организмов-деструкторов.[ . ]
Несбалансированное применение пестицидов приводит к подавлению биологической активности почв и препятствует естественному восстановлению плодородия, накоплению пестицидов в продуктах животного и растительного происхождения, увеличивает потери и сокращает сроки хранения сельскохозяйственной продукции, снижает урожайность ряда культур из-за гибели насе-комых-опылителей.[ . ]
Общесанитарный показатель — максимальное количество токсиканта в почве, которое на 7-е сутки не вызывает отрицательных изменений численности микроорганизмов более чем на 50% или отрицательного изменения более одного биохимического показателя биологической активности почвы более чем на 25%.[ . ]
Аппликационные методы разработаны и рекомендованы для определения биологической активности почв в зависимости от применения минеральных и органических удобрений, известкования, способов обработки почвы, севооборотов и других факторов.[ . ]
Альтернативой техногенной интенсификации сельского хозяйства служит биологическое сельское хозяйство, основными условиями которого являются: локальное, строго контролируемое (или полностью исключаемое) применение пестицидов, регуляторов роста и минеральных удобрений; использование органических удобрений только после их компостирования; создание сортов и гибридов, объединяющих высокую продуктивность с устойчивостью к болезням и вредителям, засоленным и кислым почвам, засухам, заморозкам и морозам; зашита растений от болезней, вредителей и борьба с сорняками на основе биологического управления численностью их популяций; использование в севооборотах однолетних и многолетних бобовых культур; сохранение при обработках биологической активности почв; агроэкологическая оптимизация структуры сельскохозяйственных угодий; использование биологических и инженерно-биологических мелиоративных систем и др.[ . ]
Интерпретация результатов исследований по влиянию загрязняющих веществ на биологическую активность почвы затруднена ее изменчивостью во времени. Кроме того, в естественных условиях действие загрязнителя может быть усилено или ослаблено природными факторами, в связи с чем статистически значимые различия могут и не иметь практического значения [14]. В то же время только биотестирование позволяет интегрально оценить состояние почвы как среды обитания живых организмов. И это делает данный метод все более популярным [23].[ . ]
Биоэкологическое изучение влияния нефтяного загрязнения на различные свойства почвы и их плодородие в нашей стране проводится в основном в научно-исследовательских институтах нефтедобывающих районов-Башкирии, Татарии, Азербайджана и др. Исследования влияния нефтепромыслов Апшерона [4] на биологические свойства почвы позволили сделать определенные выводы о характере и степени нарушения экологической обстановки в зависимости от количества попадающего в почву нефтяного органического вещества. При содержании в почве 100-200 т/га нефтеорганики происходит стимуляция жизнедеятельности всех исследованных групп микроорганизмов, при увеличении до 400-1000 т/га наблюдается ингибирование биологической активности почв, заключающееся в снижении роста и развития микроорганизмов, уровня ферментов и интенсивности дыхания почвы.[ . ]
Спиридонов Ю. Я., Спиридонова Г. С. Влияние многолетнего применения сим-триазинов на биологическую активность почвы //Агрохимия. 1973. №3.[ . ]
Систематическое внесение навоза значительно повышает общее количество микроорганизмов в почве. Минеральные удобрения стимулируют развитие микроорганизмов, что ускоряет процессы разложения органического вещества почвы. Необходимо, однако, отметить, что в тех случаях, когда в почве мало свежих органических соединений и гумуса, длительное внесение минеральных удобрений приводит к постепенному уменьшению числа микроорганизмов. Длительное же применение минеральных удобрений в сочетании с органическими обеспечивает высокую биологическую активность почвы.[ . ]
Интенсивность и качественная направленность процесса гумификации и накопления образующегося гумуса в почве зависят от количества и качества поступающих в почву органических остатков, гидротермических условий их превращения, биологической активности почвы, физико-химических свойств, химического, гранулометрического и минералогического составов.[ . ]
Для проведения хроматографических анализов используют газовые хроматографы различных моделей. Так, определение биологической активности почвы проводят на газовых хроматографах (типа СЬгот-41 с пламенно-ионизационным детектором), а при проведении поточных анализов используют автоматизированные системы (например, установка НР 7686 81ер81а1юп, рис. 17).[ . ]
Эти материалы применяют в качестве основных азотных удобрений, частично заменяя ими навоз под ценные культуры, на биологически активных почвах, где нитрификация протекает усиленно. Дозы этих удобрений зависят от содержания в них азота.[ . ]
Запашка зеленых удобрений увеличивает количество микроорганизмов в пахотном слое в 1,5-2 раза, что способствует усилению биологической активности почв. Таким образом, почвенный и надпочвенный воздух обогащается углекислым газом, что улучшает воздушное питание картофеля.[ . ]
Важным показателем физического строения пахотного горизонта является объемный вес, характеризующий плотность сложения почвы. Известно, что от степени уплотнения пахотного слоя зависит биологическая активность почвы, влияющая на условия развития растений. Для южных карбонатных черноземов тяжелого механического состава оптимальным интервалом плотности сложения почвы считается ее объемный вес в пределах от 1,05 до 1,20 г/см3 (А. И. Васильев, И. Б. Ревут). Наблюдения показали, что объемный вес почвы после засушливого года в период посева яровой пшеницы на парах с июньским и августовским сроками глубокого рыхления равен 1,03—1,05 г/см3, а после влажного — 1,11 — 1,12 г/см3.[ . ]
В данном практикуме изложены методы, проводимые с использованием высокоэффективной газовой хроматографии, для определения биологической активности почвы: активности денитрификации, несимбиотической азотфиксации, определения скорости эмиссии С02 в почве.[ . ]
Как отмечалось ранее, растительные остатки являются основным источником питания и энергетического материала для сапрофитов почвы. Качественный состав, количество фитомассы и динамика ее поступления определяют биогенность и динамику микробиологических процессов. Отсюда следует, что основная причина более низкой биологической активности почвы в опытном варианте заключалась в худшем обеспечении микроорганизмов органическим веществом. Кроме того, с уменьшением объема фитомассы соответственно снижается и поступление в почву ферментов, что в свою очередь отрицательно влияет на протекающие в ней биохимические процессы.[ . ]
Проведенная работа позволяет заключить, что накопление подвижных форм свинца и никеля в дозах, превышающих ПДК, приводит к снижению активности ферментов в почвах. Понижение активности протеазы, уреазы и инвертазы в почвах обусловливает соответствующее торможение процессов гидролиза белков, мочевины и олигосахаридов, что в целом приводит к снижению биологической активности почв. Изменение ФА -перспективный метод диагностики экологического состояния почв. Из рассмотренных нами ферментов наиболее высокие диагностические свойства проявляет уреаза.[ . ]
Учет интенсивности разложения растительных остатков в условиях лабораторного эксперимента можно провести по выделению СО2 с поверхности почвы, находящейся в сосудах. Для этой цели используют лабораторную модификацию определения биологической активности почвы по методу В. И. Штатнова (см. рис. 40). Количество СО2, выделившегося из компостов в начале опыта, определяют каждые 5 дней, а затем подекадно.[ . ]
Достаточно точное представление о влиянии различных агротехнических приемов на интенсивность разрушения растительного материала дают методы учета биологической активности почвы по разложению естественных источников целлюлозы — соломы и льняного волокна.[ . ]
Определение интенсивности азотфиксации в конкретных местообитаниях азотфиксирующих микроорганизмов (диазотрофов), необходимое для выяснения размеров поступления «биологического» азота в почвы разных типов, — важная задача почвенной микробиологии. Активность азотфиксации является одним из интегральных показателей биологической активности почв и поэтому широко используется для ранней диагностики загрязненности почв тяжелыми металлами, ядохимикатами, ксенобиотиками, применяется при санитарно-гигиеническом нормирова-нии токсических веществ в почве. Этот показатель может быть информативен при оценке пространственной и временной неодно-родности (пестроты) почв, при выяснении реакции бактериального населения почв на внесение минеральных и органических удобрений, на различные способы обработки пашни и пр.[ . ]
Высокие дозы многих гербицидов угнетают почвенную микрофлору. Наиболее сильное действие они оказывают на микрофлору в первый период после внесения, в это время наблюдается снижение биологической активности почвы. В дальнейшем, через 3—6 недель после обработки, микрофлора восстанавливается, ее активность часто даже возрастает. Главная роль в обезвреживании препаратов, видимо, принадлежит микроорганизмам.[ . ]
Отношение микробного населения к эрозионным процессам неоднозначное. Интенсивность биохимических процессов и видовой состав микроорганизмов изменяются в зависимости от степени деградации того или иного типа почвы. Активизация минерализационных процессов, оцениваемая по скорости разложения целлюлозы, нитрификации, численности микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота или гумусовые вещества, меняется в зависимости от формы склона, его крутизны, длины, экспозиции. Интегральный показатель биологической активности почв — интенсивность выделения газообразного метаболита, диоксида углерода, характеризующего “дыхание” почв, на фоне смытости почв существенно снижается (табл. 5.2).[ . ]
Почвенный профиль диагностируется по наличию своеобразного аккумулятивно-гумусового горизонта мощностью 20-25 см, палевометаморфического и аккумулятивно-карбонатного горизонтов. Специфика гумусового горизонта проявляется в каштановых или красновато-бурых тонах окраски. Серые тона, обычно свойственные аккумулятивно-гумусовым горизонтам, отсутствуют. Такие особенности органического вещества являются следствием низкой биологической активности почв из-за сильной сухости и жесткого температурного режима.[ . ]
Источник