Сад и огород
За последнее время для характеристики биохимических процессов, протекающих и почве, учета деятельности почвенной микрофлоры, а также для оценки биологической активности почвы, все большее внимание уделяется изучению режима углекислоты и дыхания почвы.
В настоящее время для определения дыхания почвы пользуются главным образом двумя методами— Б. Н. Макарова (2, 3) и В. И. Штатнова (6).
Метод Макарова состоит в том, что почва изолируется стеклянным или металлическим ящиком-домиком и из него через 20 мин. отсасывается аспиратором через поглотитель проба воздуха.
Углекислота поглощается раствором барита или щелочи, а избыток раствором НС1.
По методу Штатнова почва изолируется стеклянным или металлическим сосудом ((1=10—
15 см), под который ставится чашечка с 0, 1 п раствором щелочи.
Одновременно для контроля ставится такой же сосуд с чашечкой со щелочью на тарелку и для изоляции от окружающего воздуха заливается 1% раствором НгЗО. Через 2—5 часов сосуды-изоляторы с контроля и почвы снимаются и избыток щелочи оттитровывается 0,1 п НС1. По разнице между титрованием в первом (контроль) и втором (почва) случаях определяется количество выделившейся углекислоты из почвы.
Метод Штатнова отличается простотой, но при этом методе не достигается полнота поглощения С02, вследствие длительной экспозиции (2—5 часов) нарушаются естественные условия и, в частности, срез надземной массы растений нарушает нормальное дыхание корней.
При определении дыхания почвы по методу Штатнова существенное значение имеет гремя (экспозиция), на которое надо ставить сосуды-изоляторы, ибо чем меньше экспозиции тем меньше нарушаются естественные условия. Наши исследования показали, что при определении дыхания почвы методом Штатнова экспозицию надо брать не меньше двух-трех часов.
В 1955 и 1956 гг. дыхание почвы определялось на дерново-подзолистых и торфяно-болотных почвах одновременно двумя методами в трех-плтикратной повторности.
Результаты 45 определений (табл. 1 и 2) показали, что во всех случаях показания интенсивности выделения СОг из почвы по методу Штатнова в 1,5—2 раза ниже, а в периоды максимального выделения СОг (например, в июне—июле) в три-три с половиной раза ниже, чем по методу Макарова. Причины такого большого расхождения в показаниях двух методов объясняются, по-видимому, неполным поглощением СО2 щелочью и нарушением естественных условий при применении метода Штатнова. О том, что по методу Штатнова получаются заниженные результаты, можно видеть и из опубликованных работ. Так, например, по данным В. Н. Смирнова (4), под пологом леса в летние месяцы при благоприятных гидротермических условиях выделилось всего лишь 0,6—1,5 кг С02 в час на 1 га и в двух случаях — 2,3 и 3,7 кг.
Для дальнейшего упрощения своего метода мы предлагаем дыхание почвы определять с помощью широкогорлых колб, используя принцип по Петтендоферу определения СОг в воздухе путем перемешивания воздуха с баритом.
Определение дыхания почвы методомколб. Широкогорлая (
Copyright © 2011 — Все права защищены — Сад и огород
Источник
Дыхательная активность почв на территории п. Краснообск
МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЁННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
НОВОСИБИРСКОГО РАЙОНА НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
«СТАНЦИЯ ЮНЫХ НАТУРАЛИСТОВ»
Объединение «Юный эколог – микробиолог»
Номинация: «Ландшафтная экология и комплексные исследования экосистем»
ДЫХАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ НА ТЕРРИТОРИИ
П. КРАСНООБСК
Список использованных источников
Функции почвы делятся на две крупные категории: производительная и экологическая. Под производительной функцией понимают способность почвы обеспечивать урожай сельскохозяйственных культур. Экологические функции почв представляют собой совокупность свойств почвы, благодаря которым почва служит стабилизатором экосистем и биосферы в целом.
Экологические функции почв подразделяются на крупные отделы:
гидросферные атмосферные, литосферные общебиосферные этносферные
Одной из важнейших экологических функций почвы является способность к разрушении токсических веществ. Эта функция почвы особенно важна для жизнедеятельности городов и крупных населенных пунктов, так как количество используемых вредных химических соединений, вырабатываемых как побочный продукт человеческой жизнедеятельности в условиях урбаносферы, с каждым годом увеличивается. И угнетение экологических функций почвы в результате ее деградации может привести к пагубным последствиям, которые непременно повлияют и на человека, так как почва это фундамент нашей среды обитания, опора, своеобразный барьер. Следовательно, нарушение почвенного компонента среды может отразиться на всех живых организмах, вовлеченных в систему.
Цель работы: Определить изменение дыхательной активности почв газонов в качестве критерия экологического состояния территории п. Краснообск Новосибирской области.
Сравнить уровень дыхательной активности почвы с газона с ненарушенным травяным покровом и тропинки Изучить соотношение биологического и минерального источников СО2 в разных точках отбора образцов почвы Оценить информативность метода для оценки состояния почв на территории п. Краснообск.
Урбанизация — это рост городов вследствие перемещения населения из сельских районов в поисках лучших условий для жизни.
По оценкам, городское население мира в 1800 г. составляло около 27 млн человек (лишь ок оло 3 % населения мира в то время), в 1900 г. — 218 млн человек (13,6 %). В XX в., и особенно во второй его половине, начинается стремительный рост городского населения: в 1950 г. — 738 млн человек (29,3 % всего населения мира), в 2000 г. — 2926 млн человек (47,5 %); в первой четверти XXI в. прогнозируется рост городского населения — до 5056 млн человек в 2025 г. (61,1 % населения мира) (http://referatplus. ru/geografi/1_geo_10_0010.php)
Урбанизация в России
Технология производства пищи требует, чтобы люди жили в селах, а не в городах, поэтому ещё в начале 20-го века в селах жило 87% населения России. Но с появлением тракторов и машин, производительность труда выросла и необходимость в натуральном хозяйстве уменьшалась. В 1887 году в России насчитывалось 16 городов с населением более 50 000 чел., в 1989году в СССР был 1001 город, в 170 городах проживало 70% населения. На 2010 год процент городского населения составил 73,7% (высокий уровень урбанизации) (https://ru. wikipedia. org)
Являясь неотъемлемой частью экосистемы, почва играет важную роль в поддержании устойчивости биосферы, являясь индикатором природных процессов (Шаркова, Парфенова, 2011). Негативные изменения в урбоэкосистемах обусловлены выбросами большого количества загрязняющих веществ, разными видами физических воздействий, нарушением целостности почвенного покрова, что влияет на способность почвы выполнять экологические функции (Терехова, Пукальчик, 2014). Почва депонирует загрязняющие вещества и распределяет их по другим компонентам окружающей среды (Маячкина, Чугунова, 2009). Важность мониторинга городских почв заключается в том, что в урбаносферах обитают люди, которые контактируют с загрязненной почвой ежедневно, из-за чего нарушение ее экологического состояния может отразиться и на здоровье людей.
Верхние слои городских почв испытывают сильный антропогенный прессинг в виде тяжелых металлов, нефтепродуктов, пестицидов, ПАУ, антигололедных средств и других загрязняющих веществ. Для примера в таблице 2 приведены данные о степени загрязнения почв в городах Донецкого угольного бассейна.
Особую опасность в условиях урбоэкосистем представляют собой стойкие органические загрязнители (СОЗ) в связи с их высокой устойчивостью и широким спектром токсических действий, проявляемых в наиболее опасных формах (нарушение иммунной и эндокринной систем, мутагенность и т. д.). К СОЗ относятся: пестициды (ХОП), полихлорированные дибензо-пара-диоксины и другие. Известными источниками загрязнения признаны промышленные и теплоэнергетические предприятия, а также транспорт (Шаркова, Парфенова, 2011).
Для оценки состояния городских почв используют следующие группы методов:
- физико-химические биологические — биотестирование,
При физико-химической индикации среды определяют содержание различных элементов и их соединений в среде, например, содержание тяжелых металлов. На основе этих исследований составляют шкалы содержания этих веществ, определяют предельно допустимые концентрации (ПДК) того или иного загрязнителя. В настоящее время такие исследования в городах проводятся систематически и контролируются государственными органами. Важный недостаток этих подходов заключается в том, что для них требуется дорогостоящее оборудование и специально обученный персонал. Наряду с этим физико-химические методы бесполезны при комплексном загрязнении органическими соединениями (Маячкина, Чугунова, 2009).
Тестирование среды по реакции живых организмов – биотест, обычно доступен по цене и технике выполнения.
Суть этого метода заключается в определении действия токсикантов на специально выбранные организмы в стандартных условиях с регистрацией различных поведенческих, физиологических или биохимических показателей.
В качестве лабораторных организмов, чья реакция будет отражать качество опытного образца, могут выступать: растения (от водорослей до многолетних деревьев), животные (от инфузорий до позвоночных животных), микроорганизмы (бактерии, археи, грибы). В качестве индикаторной функции могут быть общая биомасса, особенности развития организма (Терехова, 2011).
Особое место в индикации почвенной среды занимают методы почвенной микробиологии и биохимии (Методы. 1980). Наиболее интегральным показателем состояния почвенной микробиоты является дыхательная активность почвы – интенсивность выделения СО2 из почвы. Важнейшим его источником является аэробное дыхание микроорганизмов, величина которого характеризует напряженность процессов разложения органического вещества в почве (Звягинцев, 1978).
Интенсивность дыхания исследуемых почв определяется в свежеотобранных образцах в лабораторных условиях. В данном опыте тест-объектом служит ненарушенный естественный комплекс микроорганизмов, содержащийся непосредственно в исследуемой почве. Уровень токсичности определяется по изменению биологической активности по сравнению с контролем.
Материалы и методы:
Образцы почвы из слоя 0-10 см были отобраны в сентябре 2015 г. на территории поселка Краснообск на трех точках:
1 точка — торговый центр «Сибириада»
2 точка — между школой №1 и магазином «Солнышко»
3 точка — придомовая территория дома №2
Образцы почвы отбирали на тропинке и газоне с ненарушенным травяным покровом. Выбор вариантов связан с тем, что на изучаемой территории образование тропинок на газонах является наиболее распространенным видом антропогенного нарушения экосистемы жилой зоны.
На каждой точке отбирали по 3 образца, то есть повторность анализов по каждому варианту составила 9.
Дыхательную активность почвы (продуцирование СО2) определяли абсорбционным методом (Шарков, 1987). СО2 улавливали 1 н NaOH. Остаток щелочи определяли титриметрически при помощи 0,1 н H2SO4 в присутствии индикатора фенолфталеина до исчезновения розовой окраски. Ход работы: Образцы почвы помещали в сосуды с герметически закрывающейся крышкой, в каждый из таких сосудов помещали бюкс с щелочью. Сосуды инкубировали в температуре 23-250С. Опыт продолжался 21 день в течении которых периодически определяли дыхательную активность почвы.
Подвижное органическое вещество в образцах почв определяли по оптической плотности щелочной вытяжки по Пономаревой, Плотниковой (1980). Ход работы: 0,6 г почвы заливали 12 мл 0,1 н NaOH, после 24 часов инкубации в каждую пробирку наливали по 3 мл насыщенного раствора Na2SO4. Оптическую плотность (степень окрашенности) растворов измеряли на счетчике цветных реакций.
рН почвенного раствора определяли при помощи иономера.
рН водной вытяжки: 10 г почвы заливали 25 мл дистиллированной воды, взбалтывали на качалке 10 мин, отстаивали для осаждения крупных частиц почвы и проводили измерение без фильтрования суспензии.
рН солевой вытяжки: 10 г почвы заливали 25 мл 1н КCl, взбалтывали на качалке 10 мин, отстаивали для осаждения крупных частиц почвы и проводили измерение без фильтрования суспензии.
Достоверность различий между средними оценивали по результатам вычисления доверительного интервала при уровне значимости 95%. На рисунках доверительный интервал обозначен в виде вертикального отрезка.
Результаты собственных исследований
Из рис.1 по динамике дыхания почв при инкубации в лаборатории можно увидеть, что достоверные различия между вариантами отмечались только в первый срок наблюдений (вертикальные линии, показывающие доверительный интервал, не перекрываются), в остальных двух сроках прослеживалась лишь тенденция.
Рис.1 Динамика дыхания почв при инкубации почв в лаборатории
Примечание. Здесь и далее вертикальными отрезками обозначен доверительный интервал
При расчете средней величины скорости дыхания установлено, что активность почвы с тропинки примерно была на 20% ниже, чем у почвы с газона (рис.2). То есть уничтожение травяного покрова газона привело к достоверному снижению дыхательной активности почвы
Рис.2 Скорость дыхания почвы за весь период опыта
Проанализировав результаты, мы можем высказать предположение, что такая разница между вариантами обусловлено снижением источников питания для почвенных микроорганизмов — растительных остатков (Хмельков, 2008).
Чтобы убедиться в правильности наших предположений, мы определили концентрацию подвижного органического вещества в образцах. Эти вещества образуются при микробиологическом разложении корней и являются наиболее доступным источником пищи для всей биоты почвы. На рис.3 видно, что растворы группы «газон» имеют более темную окраску, что свидетельствует о более высоком содержании органического вещества в них в сравнении с почвой с тропинки.
Рис.3 Окрашенность щелочной вытяжки из почвы
Примечание. Номера 1-9 почва с газона, 10-18 — с тропинки
Количественно эти данные представлены рис.4. Содержание подвижного углерода в почве с тропинки было примерно на 30% ниже, чем в почве с газона.
Таким образом, уничтожение травяного покрова газона привело к существенному снижению дыхательной активности почвы, что связано, прежде всего, со снижения количества корневых остатков в почве.
Рис.4 Содержание подвижного углерода в почве
Однако если рассмотреть результаты отдельно по каждой точке отбора образцов, то отмеченная выше закономерность была достоверной только на точке 1. На точке 3 зависимость была только в виде тенденции ( рис.5). Мы предположили, что на точках 2 и 3 существенный вклад в продукции СО2 почвой вносит минеральный источник – СО2 выделяется из карбонатов строительных материалов, подстилающих газон.
Рис.5 Средняя скорость дыхания почвы по точкам отбора образцов
Для проверки данного предположения мы определили pН водного и солевого растворов почвы каждого из вариантов. Различия между вариантами наблюдений были наиболее существенны по величине рН солевого раствора. Поэтому далее рассматривали результаты только по этой вытяжке (рис.6).
Рис.6 рН солевой вытяжки из почвы
Как показали наши результаты, значение рН почвы на точках 2 и 3 практически не зависели от варианта опыта. Вероятно, кислоты, выделяемые корнями растений, нейтрализовались карбонатами субстрата. Следовательно, наше предположение о существенной роли карбонатов в общей продукции углекислоты из почвы под тропинками является справедливым.
По данным, усредненным по трем точкам отбора образцов, дыхательная активность почв под тропинкой уступала показателям газона на 30%. Данная закономерность достоверно доказана только для точки №1. В точках №2 и №3 существенную долю в общей продукции СО2 из почвы составлял углекислый газ минерального происхождения. Дыхательная активность почв на территории п. Краснообск хорошо отражала состояние травяного покрова газона, то есть может быть индикатором состояния почв на исследованной территории. Однако, при интерпретации данных необходимо учитывать вклад минеральных источников СО2 из почвы.
Список использованных источников
Звягинцев и микроорганизмы. – М., 1987. – 256 с , Чугунова биотестирования почв с целью их экотоксикологической оценки// Вестник Нижегородского университета им. . – 2009. – № 1. – С. 84–93. , Плотникова и почвообразование. Л.: Наука, 1980. 222 с. Терехова почв: подходы и проблемы // Почвоведение. – 2011. – № 2.- С. 190–198. , «Триадный» подход к экологической оценке городских почв //Почвоведение. – 2014. – №9. – С.1145-1152. Шарков абсорбционного метода определения СО2 из почвы в полевых условиях // Почвоведение. – 1987. – №1. – С.127–138. , , Полянскова городской среды по состоянию микробного комплекса почв //Экология и промышленность России. – 2011. № 11. С. 25-30.
Источник