Меню

Биохимическая активность почв это

Показатели биологической активности почвы

Мы всегда солидарны с сельскими тружениками и всегда радуемся, когда они получают высокий урожай зерновых и кормовых культур. Ведь это достаток хлеба, молока и мяса на нашем столе. Но всё богатство от кормилицы нашей – земли. И необходимо хорошо знать, как живётся и дышится ей в непогоду, жарким и знойным летом, в лютую стужу и морозы, будет ли она также активна на следующий год и одарит ли нас богатым урожаем?

Поэтому, чтобы удостоверится в хорошем самочувствии земли, нужно исследовать её на показатели биологической активности. Тогда мы узнаем, чего не хватает нашей кормилице, и применим такие технологии для неё, которые позволят добиться оптимального роста и урожая сельскохозяйственных культур. Так что же это за показатели такие и как их получить?

Показатели «жизнедеятельности» почвы

На протяжении всех последних лет при исследовании биологической активности почвы придерживались почти 30 показателей. Но поскольку различные опыты преследовали, как общие, так и конкретные цели, то спектр, как правило, суживался до 10-14 показателей.

И стоит подчеркнуть, что при всех исследованиях выделялись всегда 4 основные группы показателей, которые сразу же рисовали реальную картину биологической активности почвы на сегодняшний день. Состав этих четырёх групп показателей всегда оставался неизменен. Вот, что они конкретно определяли:

  • основные группы находящихся в почве микроорганизмов, численность групп грибов, бактерий, лучистых грибков и других;
  • интенсивность процессов биохимического свойства: в основном количество накопленного минерального азота, разложение органики в почве с одновременным выделением углекислого газа;
  • количество почвенных ферментов микробиологического происхождения, в результате метаболического процесса микрофлоры;
  • общую суммарную деятельность и биологическую активность микроорганизмов.

Насколько активна биологически почва, сегодня можно узнать из показателей по современным приборам во время проведения мониторинга или диагностики почвы. Например, электронный измеритель pH и освещённости почвы с цифровым индикатором, непосредственно двумя штырями воткнутый в землю, мгновенно определяет такие интересующие нас важные показатели для почвы, как:

  • влажность;
  • кислотность, т. е. pH;
  • температуру;
  • освещённость.

Но «биологическая активность почвы» – понятие намного шире и включает в себя ещё несколько важных показателей, поскольку оно подразумевает интеграцию всех биологических процессов, происходящих в почве и различных по интенсивности. При этом во время роста и развития растений всегда проявляется результат жизнедеятельности флоры, а также различных микроорганизмов, их отмерших клеток.

Поэтому структура и тесно связанная с ней биологическая активность почвы всегда обусловлены не менее значимыми показателями, такими, как:

  • количеством и массой флоры и фауны в почве;
  • деятельностью их ферментов и основных процессов, непосредственно взаимосвязанных между собой микроэлементов;
  • образованием в единицу времени продуктов жизнедеятельности всей почвенной флоры и фауны, их количества.

Поскольку исследовать досконально все значимые составляющие биохимического процесса организмов в почве (выделение ими тепла, обмен энергии и веществ и другие) не представляется возможным, то изучают более частные моменты: выделение углекислого газа, образование аминокислот и другие.

Потенциальный запас биологической активности

В зависимости от того, где производится забор данных обследуемой почвы, её показатели непременно разняться, потому что условия и методы взятие проб земли разные.

Если почвенный «экземпляр» исследуется в научной сельскохозяйственной лаборатории, т. е. в комфортных, идеальных для биологического процесса условиях, то показатели будут несколько завышены – определены с некоторым потенциалом. В совокупности они дадут так называемую потенциальную биологическую активность грунта. К такому методу прибегают тогда, когда нет возможности обследовать почву на месте, но при этом полученные показатели могут быть близки к тем, которые получили бы с выездом в поле. И, кстати, они с небольшим процентным расхождением определят, например, потенциальное плодородие почвы, насколько она удобрена и окультурена, насколько уменьшен плодородный её слой, под воздействием водной или ветряной эрозии. Показатели довольно точно определят, какими химическими веществами заражена почва.

Показатели при актуальной активности почвы

Более точные результаты, конечно же, можно получить только на природных просторах, непосредственно в поле. Тем и бесценны эти показатели, что получены они в естественных природных условиях. Реальный забор и обработка таких данных дают реальные показатели актуальной биологической активности почвы.

Именно актуальная биологическая активность почвы, с учётом таких важных факторов, как кислотность среды pH, температура окружающего пространства, влажность климата и самой почвы, точно покажет интенсивность биологических процессов, происходящих в ней. Хотя потенциальные данные обнадёживают на прекрасный результат, развитие растений в действительности может быть несколько замедлено.

Читайте также:  Как называется праздник сбора урожая у татар

Динамические свойства почвы

Следует подчеркнуть, что через некоторое время почва порой претерпевает глубокие видоизменения. Это модифицирование является самой важной и отличительной особенностью её показателей: они могут меняться во времени и пространстве.

Поэтому одного снятия показателей, характеризующих биологическую активность почвы, недостаточно. Требуются дополнительные наблюдения, замеры и обработки данных. Чем их больше, тем точнее будут показатели интенсивного биологического процесса внутри почвы. Поскольку, видоизменяясь, биологическая активность почвы прямо пропорционально отражается на физических и химических показателях, а конкретно:

  • на состояние плодородного слоя;
  • на структуре;
  • на щелочно-кислотных условиях;
  • на окислительном и восстановительном потенциале.

Надо заметить, что именно эти физические и химические показатели биологической активности почвы отражают давно накопившиеся в почве характерные признаки её современного нынешнего состояния динамического свойства. По этим показателям, этим своеобразным индикаторам можно отследить режим, по которому жила и живёт почва.

Показатель как корректор биологической активности почвы

Деятельность земледельцев (и не только) на полях является как бы своеобразным показателем для коррекции биологической активности почвы. Он характеризуется, как количественной, так и качественной составляющей. Как позитивным, так и негативным последствием антропогенного воздействия на почву. И воочию показывает при отрицательном воздействии, в какой степени снижается биологическая активность почвы, конкретно её плодородие.

Поэтому для выявления такого нерадивого отношения человека к земле проводится мониторинг или метод биологической диагностики поверхности почвы. Показатели таких мероприятий дают возможность определить загрязнение полей вредными веществами. Другими словами, чётко определить снижения биологической активности почвы на раннем этапе, упредить снижение плодородия.

Эти биологические показатели, а по сути своей, индикаторы, для которых характерно следующее:

  • они обладают повышенной чувствительностью и мгновенной реакцией на внешнее воздействие;
  • они отслеживают негативное явление практически на первых стадиях;
  • только они могут точно определить, например, имеется биоцидное или радиоактивное загрязнение;
  • только они могут точно определить, что плодородный слой и биологический состав почвы на данном поле не подвергся большому воздействию и не снизил своей биологической активности.

Благодаря учёным сегодня на вооружении земледельцев достаточно много различных биологических показателей. Они не только способны выявить потенциальное плодородие, показать, обеспечить рост и развитие растений, но и позволяют скорректировать будущую урожайность зерновых и кормовых культур, обеспечить природоохранную защиту полей.

Именно от них зависит развитие всего сельскохозяйственного производства, всего агропромышленного комплекса и продовольственная безопасность государства.

Источник

Методы определения биологической активности почв

Биологическая активность почвы выражается суммарным проявле­нием активности биохимических процессов и характеризует размеры и направление превращения веществ и энергии в почве, происходящего под действием живых организмов.

Показатели биологической активности почвы могут быть использованы при тестировании состояния почв. При загрязнении почв небольшими количествами органических соединений может наблюдаться возрастание некоторых показателей биологической активности, так как более интенсивно развиваются группы микроорганизмов, участвующих в переработ­ке дополнительных субстратов (фенолов, углеводородов). При загрязне­ниях тяжелыми металлами, оксидами серы, большими количествами раз­личных органических веществ преобладает токсический эффект, вследствие чего биологическая активность подавляется.

В качестве показателей активности, характеризующих экологическое состояние почвы, в литературе чаще всего рекомендуются следующие: выделение почвами диоксида углерода (дыхание почвы), активность ферментов, токсичность почв по отношению к тестовым организмам, различные аппликационные методы.

Интегральной характеристикой напряженности микробиологических процессов является скорость выделения углекислого газа. В большинстве случаев чем она выше, тем лучше экологическое состояние почвы. В оптимальных условиях скорость выделения углекислого газа может достигать нескольких кг/га в час.

Так как интенсивность дыхания почвы является исключительно вариабельной величиной и зависит от большого количества факторов (температурного режима, влажности, состояния фитоценоза и др.), для оценки экологического влияния загрязнений необходимо проводить сравнение данных, полученных на различных участках в близких условиях.

Для школьного мониторинга доступен абсорбционный метод Штатнова в котором количество выделившегося в течение определенного времени углекислого газа определяют по нейтрализации им раствора щелочи.

Определение дыхания почвы этим методом заключается в том, что поверхность почвы изолируют от окружающего воздуха сосудом, под которым помещают чашку с 2 мл 0,1 н. раствора КОН для поглощения угле­кислого газа. Через определенное время (0,5-1 час) сосуд-изолятор сни­мают, щелочь оттитровывают 0,05 н. раствором НCl по фенолфталеину до обесцвечивания. Одновременно делают контрольные измерения (изо­лятор и щелочь ставят не на почву, а в какой-либо плоскодонный сосуд и также изолируют от воздуха). По разнице титрования определяют коли­чество выделившегося из почвы углекислого газа. Расчет проводят по формуле:

где F — скорость выделения углекислого газа из почвы, кг/га в час;

а — объем 0,05 н. НС1, пошедший на титрование щелочи при определе­нии содержания углекислого газа в воздухе контрольного сосуда, мл;

б — объем 0,05 н. НС1, пошедший на титрование щелочи при определе­нии содержания углекислого газа в воздухе сосуда-изолятора на почве, мл;

1,1 — масса углекислого газа, эквивалентная 1 мл 0,05 н. раствора кис­лоты, мг;

100 — пересчетный коэффициент (1 мг/см 2 =100 кг/га);

S — площадь почвы под сосудом-изолятором, см 2 ;

t — время экспозиции, час.

Тестировать активность различных групп почвенных микроорганизмов в почвах можно при помощи различных аппликационных методов. Наиболее распространенным является измерение скорости распада целлюлозы. Этот метод был рекомендован академиком Е. Н. Мишустиным.

Для проведения исследований берут стерильную тонкую суровую льня­ную ткань (неотбеленную). Определяют массу 1 дм 2 этой ткани, затем ее полосы (шириной обычно 10 см, длина зависит от глубины изучаемого почвенного слоя) пришивают к полимерной пленке. В почве вырывают свежие разрезы, в которые помещают полосы ткани, полиэтилен с обрат­ной стороны придавливают почвой и разрез засыпают. Верхняя грань тка­ни должна быть на 3,5 см погружена в почву. Через определенное время ткань извлекают из разреза, отмывают и взвешивают. Потеря массы ха­рактеризует интенсивность разложения клетчатки. Для определения ди­намики процесса повторные куски ткани извлекают последовательно че­рез разные интервалы времени.

Для оценки интенсивности разложения клетчатки (% за сезон) исполь­зуется следующая шкала:

очень слабая Меньше 10%

очень сильная больше 80 %

Шкала интенсивности позволяет определить микробиологическую активность почв: чем выше процент разложения клетчатки, тем она выше.

7.2.5. Качественное определение химических элементов в почве [16,30]

Определение химического состава почвы чаще всего начинают с ана­лиза водной почвенной вытяжки, так как хорошо растворимые соединения почвы в первую очередь поглощаются растениями. Избыточные количе­ства растворимых солей (более 0,2% от массы сухой почвы) создают по­вышенную концентрацию ионов в почвенном растворе, а это снижает пло дородие почвы и ее экологическое состояние. С агрономической точки зрения наиболее вредными для растений считаются гидрокарбонаты, кар­бонаты и сульфаты натрия, а также хлориды (особенно магния и кальция). По степени экологической опасности химические вещества, попадающие в почву различными путями, делят на 3 класса: 1 — кадмий, ртуть, свинец, цинк, фтор, мышьяк, селен, бенз(а)пирен; 2 — кобальт, молибден, бор, медь, хром, никель, сурьма; 3 — ацетофенон, барий, вольфрам, марганец, вана­дий, стронций.

При анализе почв прежде всего следует обратить внимание на кислот­ность почвенной вытяжки. Помимо того, что кислотность почвы — один из наиболее важных агрохимических показателей, по ее величине можно предсказать наличие тех или иных микроэлементов в почве, а также оце­нить их подвижность (табл. 7.15).

Сухой остаток почвенной вытяжки — это общее содержание раство­римых солей в водной почвенной вытяжке. Его определяют путем выпа­ривания в фарфоровой чашке некоторого объема фильтрата. Прокалива­нием можно разделить сухой остаток на минеральный и органический.

В прокаленную и взвешенную фарфоровую чашку наливают при помо­щи пипетки по 25-50 мл фильтрата водной вытяжки столько раз (по мере выпаривания), чтобы в сумме получить от 100 до 250 мл вытяжки (в зави­симости от засоленности почвы — чем выше засоленность, тем меньший объем вытяжки берут на анализ). После выпаривания жидкости чашку помещают в сушильный шкаф и высушивают ее содержимое при темпе­ратуре 105°С в течение 3-4 ч. (до постоянной массы). Содержание сухого остатка выражают в процентах:

а) к воздушно-сухой почве:

б) к абсолютно сухой почве:

m1 — масса чашки с сухим остатком, г,

m2— масса пустой чашки, г,

V1 — общий объем фильтрата, мл,

V2 — объем фильтрата для анализа, мл,

m — масса почвы для приготовления вытяжки, г,

у — влажность воздушно-сухой почвы, %.

Рассчитанное значение общего солесодержания в процентах к воздушно-сухой массе почвы заносится в табл. 17 экопаспорта.

Если содержимое чашки после взвешивания озолить и прокалить, то потеря от прокаливания даст ориентировочное содержание в вытяжке органических веществ, а остаток в чашке — содержание минеральных солей. Озоление и прокаливание можно провести на газовой горелке или в муфельной печи при температуре не выше 525°С. Расчет ведут аналогично сухому остатку (минеральная часть); органический остаток узнают по разности между сухим остатком и минеральной частью.

По количеству минерального остатка судят о засоленности почвы (табл. 7.16)

Довольно точное представление о степени засоленности почвы дает определение плотности водной вытяжки из почвы ареометром или при помощи пикнометра (взвешиванием).

Карбонат-ионы. Небольшое количество почвы помещают в фарфо­ровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода СО2 выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

Почву, вскипающую от 10%-ного раствора соляной кислоты, относят к группе карбонатных почв. Для такой почвы проводят анализ водной вытяжки. Если почва не «вскипает», то для качественных реакций готовят не водную, а солянокислую вытяжку.

Хлорид-ионы. К 5 мл фильтрата, помещенного в пробирку, прибавля­ют несколько капель 10%-ного раствора азотной кислоты и по каплям 0,1 М раствор нитрата серебра. Образующийся осадок в виде белых хлопьев указывает на присутствие хлоридов в количестве десятых долей процента и более. При содержании сотых и тысячных долей процента хлоридом осадка не выпадает, но раствор мутнеет.

Сульфат-ионы. К 5 мл фильтрата добавить несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-ного раствора хлорида бария. Если образующийся сульфат бария выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка, это говорит о присутствии сульфатов в количестве нескольких десятых процента и более. Помутнение раствора также указывает на содержание сульфатов — сотые доли процента. Слабое помутнение, заметное лишь на черном фоне, бывает при незначительном содержании сульфатов — тысячные доли процента.

Нитрат-ионы. К 5 мл фильтрата по каплям прибавляют раствор дифениламина в серной кислоте. При наличии нитратов и нитритов раствор окрашивается в синий цвет.

Кальций. К 10 мл фильтрата добавить несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты и 5 мл 4%-ного раствора оксалата аммония. Бе­лый осадок оксалата кальция свидетельствует о наличии нескольких процентов кальция. При незначительном содержании кальция (сотые и ты­сячные доли процента) наблюдается не осадок, а легкое помутнение ра­створа.

Железо (II и III). В две пробирки внести по 3 мл вытяжки. В первую пробирку прилить несколько капель раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6], во вторую — несколько капель 10%-ного раствора роданида аммония или калия NH4SCN или KSCN. Появившееся синее окрашивание в первой пробирке и красное во второй свидетельствует о наличии в почве соединений железа (II) и железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.

Алюминий. К 5 мл солевой почвенной вытяжки прибавляют по каплям 3%-ный раствор фторида натрия до появления осадка. Чем быстрее и обильнее выпадает осадок, тем больше алюминия содержится в почве.

Натрий. О присутствии натрия в почве судят по ярко-желтому окра­шиванию пламени горелки при внесении в него стеклянной палочки с кап­лей раствора почвенной вытяжки.

Присутствие соединений тяжелых металлов в почвах можно опреде­лять и количественным методом. Для этого готовят водную вытяжку (раз­дел 6.2.1), которую анализируют по методикам, описанным в главе 7 дан­ной книги, или по другим имеющимся в кабинете химии инструкциям.

Полученный результат в мг/л вытяжки пересчитывают в мг/кг почвы по

где Сn — содержание определяемого элемента в почве, мг/кг;

Св — концентрация этого же элемента в водной вытяжке, мг/л.

Дата добавления: 2015-04-11 ; просмотров: 193 ; Нарушение авторских прав

Источник

Все про удобрения © 2023
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Adblock
detector
Читайте также:

  1. Cтруктуры внешней памяти, методы организации индексов
  2. I. Основные термины и определения
  3. II. Методы искусственной детоксикации организма
  4. II. Методы несанкционированного доступа.
  5. III. Методы искусственной физико-химической детоксикации.
  6. III. Методы манипуляции.
  7. IV. Традиционные методы среднего и краткосрочного финансирования.
  8. IX. Методы СТИС
  9. IX. ЯВЛЕНИЯ “БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕЛЕСВЯЗИ” У ЖИВОТНЫХ.
  10. R Терапевтическая доза лазерного излучения и методы ее определения