Определение интенсивности дыхания почвы

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 (

Источник

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЫХАНИЯ ПОЧВЫ

Почвенный воздух имеет большое значение для почвенных процессов и роста растений. Он участвует в химических и биохимических процессах, протекающих в почве, оказывает влияние на окислительновосстановительные условия в почве, ее реакцию и растворимость химических компонентов. Почвенный воздух важен для углеродного питания растений (более половины углекислого газа, идущего на формирование урожая сельскохозяйственных культур, потребляется растениями из почвы). Его состав изменяется во времени и по профилю почвы, зависит от внесения органических и минеральных удобрений, вида растений, биологической деятельности почвы, гидротермических условий и т. д.[ . ]

Газовый режим почвы складывается из следующих показателей: содержания воздуха в почве, его состава, аэрации и интенсивности выделения газов (С02, Аг20, Ы02, N11 3). Определения проводят каждые 15 дней или приурочивают к фазам развития растений. Одновременно ведут наблюдения за давлением и температурой воздуха и почвы.[ . ]

Упрощенные методы определения интенсивности дыхания ночвы основаны на учете количественных изменений углекислого газа в окружающем воздухе с помощью широкогорлых конических колб (Маштаков и др., 1954; Макаров и др., 1957).[ . ]

Метод «колб» имеет недостаток. Так как дыхание почвы происходит в замкнутом пространстве, внутри колбы уменьшается парциальное давление кислорода и нарушается газообмен.[ . ]

А.Ш. Галстян предложил для устранения этого недостатка соединить колбу, где происходит дыхание почвы, с наружным воздухом с помощью трубки с натроновой известью.[ . ]

Адсорбционый метод определения углекислого газа, выделившегося из почвы, позволяет вести наблюдение непосредственно в поле сразу на нескольких вариантах опыта. Эти методы предложены Штатно-вым, Миной и Карпачевским.[ . ]

Недостаток применяющихся вариантов метода Штатнова и Мины в том, что они не учитывают двух факторов, влияющих на результат определения.[ . ]

Источник

Методы определения воздушных свойств почв

Определение воздушных свойств почвы

Объём, занимаемый в почве воздухом, определяют буровым методом (Н. А. Качинский) или с помощью специального аэропикнометра.

Буровой метод. Цилиндром определённого объёма берут образец почвы с ненарушенным строением, определяют массу сырой почвы, влажность W, для вычисления массы сухой почвы, плотность скелета почвы Dv (объёмная масса), а также плотность твёрдой фазы почвы D (удельная масса). Отношение сухой почвы к её объёму в цилиндре даёт плотность почвы Dv. Удельная масса для конкретной почвы величина постоянная.

Расчёты ведут по следующим формулам

1. Объём цилиндра (образца почвы), см3

Где D – диаметр цилиндра, см; Н – высота цилиндра, см.

2. Масса абсолютно сухой почвы в цилиндре

Где Р – масса сырой почвы, г; Т – тара цилиндра, г; W – влажность почвы, % к абс. сухой.

3. Объёмная масса почвы, г/см3

4. Объём твёрдой фазы почвы в цилиндре, см3

Где d – удельная масса почвы, г/см3

5. Объём, твёрдой фазы почвы в цилиндре, %

6. Общая пористость, см3

7. Общая пористость, %

8. Масса воды в почве, г

9. Объём пор, занятых водой, см3

10. Объём пор, занятых воздухом, см3

11. Объём пор, занятых воздухом, % к объёму почвы

2. Определение воздухопроницаемости

Разработано несколько методов измерения воздухопроницаемости.

Манометрический метод основан на учёте времени T выращивания градиента давления в сосуде, соединном последовательно с почвой и атмосферой.

Прибор Эванса и Кирсама для измерения воздухопроницаемости поверхности почвы (рис).

В почву врезают металлическое кольцо 1, в центр которого вставлена стеклянная или из прозрачной пластмассы трубка 4, касающаяся почвы. Трубка укреплена на треноге 3. Поверхность почвы внутри кольца заливают парафином 2. В сосуд 8 с термометром 6 накачивают автомобильным насосом 10 воздух до тех пор, пока столб воды в манометрической трубке 7 не поднимется до отметки 30-40 см. Затем кран 9 на трубке, через которую поступал воздух, закрывают, открывают кран 5. Воздух из сосуда 8 через шланг и трубку поступает в почву; давление в сосуде падает. Учитывают время выравнивания давления в сосуде с атмосферным давлением через почву (tn) и затем снова накачивают воздух в сосуд 8 и выпускают его в атмосферу (t2). Коэффициент воздухопроницаемости равен

Авторы предложили формулу для вычисления воздухопроницаемости Kb в единицах дарси. Дарси – объём (мл) газа, протекающего в секунду (нормально к поверхности пористой среды) через 1 см2 при вязкости воздуха, равной 1,01 пуаза, и градиенте давления 98 кПа на 1 см2.

Где – вязкость в паузах; V – объём сосуда; A – отношение радиуса трубки к радиусу кольца; P – атмосферное давление; h0 – высота столба воды в манометре перед опытом; h1 – то же, после опыта.

Определения в поле показали, что воздухопроницаемость поверхности почвы изменяется от десятых долей до 40 единиц Дарси и зависит влажности почвы и её окультуренности.

Этим прибором можно определить воздухопроницаемость по генетическим горизонтам, соответственно обнажив их, а так же в образцах почвы ненарушенного или естественного сложения, которые для этих целей следует брать в специальные цилиндры.

Более подробно о методах изучения воздушных свойств почв можно прочитать у А. Ф. Вадюниной, 1986.

3. Определения интенсивности аэрации

Интенсивность аэрации между почвой и атмосферой определяют косвенно – по количеству выделившейся из почвы углекислоты или другого газа и непосредственно – путём измерения количества проникшего и выделившегося из почвы воздуха – «дыхания» почвы.

Метод Штатнова. Биологическую активность почвы определяют косвенно по выделению СО2 почвой. В полевых условиях на поверхность почвы без растительности под колпак (стеклянный сосуд или эксикатор) ставят подставку, на которой устанавливают чашку Петри или широкий бюкс с 0,1 мольным раствором NaOH (поглотителем СО2). Раствор должен покрывать дно сосуда тонким слоем (10 – 20 мл). Одновременно для контроля рядом ставят широкий плоскодонный сосуд с 1 %-ным раствором H2SO4 слоем 0,5-1см для изоляции от внешнего воздуха. На подставке в него устанавливают сосуд с поглотителем, накрытый колпаком – изолятором. Через 1 – 2 часа раствор поглотителя сливают через воронку в коническую колбочку, ополаскивают воронку в фарфоровую чашку дисцилированной водой без СО2 (кипячёной в течение двух часов). Перед титрованием в колбочку прибавляют 1 мл 50 % раствора BaCl2 для связывания поглощённого CO2.

Пример расчёта. На 10 мл 0,1 молярного раствора щёлочи в контрольной пробе израсходовано 9,8 мл 0,1 молярного раствора HCl, а в опытном варианте – 6,4 мл. Следовательно, с изучаемой поверхности почвы за 3 ч на связывание СО2 израсходовано 3,4 мл NaOH, что соответствует

Г СО2.

Поверхность почвы в сосуде равна 500 см2. С площади 1 м2 выделится

С одного гектара – 1,496 кг за 3 г, за 1 г – 0,499;

за сутки – 0,5·24 = 12 кг.

Ревут И. Б. Физика почв / Ревут И. Б. – Л.: Колос, 1972. – 368с.

Николаева И. Н. Воздушный режим дерново-подзолистых почв / Николаева И. Н. – М.: Колос, 1970. – 100 с.

Воронин А. Д. Основы физики почв / Воронин А. Д. Основы физики почв / Воронин А. Д. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. – 244 с.

Вадюнина А. Ф. Методы исследования физических свойств почв / Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. – М.: Агропромиздат, 1986. – 416 с.

Источник

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Почва дыхание

Почва выступает также в роли мощного фактора энергетического баланса биосферы при поглощении и отражении потока солнечного излучения и тесно взаимодействует с атмосферными процессами. Установлено, что почвенные процессы участвуют в регулировании влагооборота атмосферы и ее газового режима. Поданным наблюдений в США выявлено, что в северном полушарии максимум содержания диоксида углерода в атмосфере наблюдается в мае, затем снижается по мере поглощения его в весенний и летний период при активизации фотосинтеза и вновь возрастает зимой за счет «дыхания» почвы, в высоких же широтах — за счет атмосферного переноса из тропической зоны.[ . ]

Почва как среда обитания характеризуется целым рядом экологических особенностей. Она сходна как с водными, так и с воздушными местообитаниями: в почве есть воздух, но насыщенный водяными парами, что обеспечивает дыхание атмосферным воздухом без угрозы высыхания. Как промежуточную среду почву широко используют многие организмы при переходе от водного образа жизни к наземному. Для почвы характерно также относительное постоянство ее свойств. Вместе с тем почвенная среда крайне неоднородна в горизонтальном и вертикальном направлениях. В почве значительнее и резче колебания температуры в сравнении с водной средой, а для поверхности ее характерны неустойчивая влажность и сильная инсоляция (освещение солнечными лучами).[ . ]

Дыхание микоризных корней в начале и конце проведения опытов выше на вырубке. В остальное же время интенсивность дыхания выше в лесу, что, по-видимому, тесно связано с повышенной-, от оптимальной, влажностью почвы на вырубка (табл. 2). В периоды же, когда избыток влаги характерен и для лесных почв (весна, осень), дыхание микоризы оправившегося после рубки подроста также, вероятно, повышено сравнительно с микоризой подроста из-под полога леса.[ . ]

В почве с комковатой структурой, благоприятно влияющей на рост растений, содержание воздуха в идеальном случае может достигать 50% объема пор. Воздух в почве оказывает благоприятное влияние на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов и тем самым на ее плодородие в целом. Бактерии, грибы, насекомые и корни растений расходуют на дыхание кислород и выделяют соответствующее количество углекислого газа, который благодаря изменениям атмосферного давления и диффузионным процессам снова поступает в атмосферу и таким образом способствует беспрерывному круговороту углерода в природе. Интенсивность дыхания почвы зависит от парциального давления кислорода. При изменении интенсивности дыхания почвы усиливаются или ослабляются рост и развитие растений. Накопление в почве углекислого газа в повышенных концентрациях оказывает на почвенные организмы и растения более или менее сильное токсическое действие. Поэтому аэрация почвы является важным экологическим фактором. Из почвы под буковым лесом за один час выделяется С02 15,4-•-22,0 кг/га, из перегнойной лесной почвы — 2,3-•-5,9 кг/га, из луговой почвы — 3,3 •• • 6,4 кг/га.[ . ]

Процесс дыхания за счет нитратов позволяет денитрификаторам развиваться в анаэробных условиях. При содержании в 1 г почвы одного миллиона Вас1;. зШгеп из 1 кг ее может выделиться в сутки 0,5 мг азота.[ . ]

Почвенное дыхание. Для определения общего метаболизма почвы применяют три метода (Макфедьен, 1970).[ . ]

Внесенное в почву удобрение используется не только растениями, но и почвенными микроорганизмами, которые или используют усвояемый азот удобрения на построение своих тел, или используют нитраты как источник кислорода в процессе дыхания. В конечном счете это приводит к изменению первоначальной доступности азотного удобрения растениям, а также к прямым потерям азота в результате улетучивания газообразных продуктов его превращения.[ . ]

В некоторых почвах растениям может недоставать цинка, который входит в фермент карбоангидразу, активирующую дыхание растений. Этот микроэлемент регулирует работу фермента рибо-нуклеазы, гидролизующего белок, причем разложение белковых веществ усиливается при цинковом голодании культур. Содержание цинка в растениях составляет 15—70 мг на 1 кг сухого вещества.[ . ]

Интенсивность дыхания почвы — характерный показатель воздушного режима. Величина дыхания почвы колеблется в широких пределах (от 0,5 до 10 кг/га на 1 м2 и более) в зависимости от свойств почв, гидротермических условий, характера растительности. Наиболее активно С02 выделяется из почвы в период наиболее интенсивного роста корневой и вегетативной массы растений при благоприятных влажности и температуре.[ . ]

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.[ . ]

Воздушный режим почв оптимизируется при их окультуривании. Регулирование реакции среды, применение органических и минеральных удобрений, орошение почв активизируют биологические процессы в почвах, повышают интенсивность дыхания почв при наличии доступной влаги. Однако эю лишь одна сторона газообмена. С улучшением агрохимических свойств почв при их окультуривании физические свойства существенно не изменяются без внесения достаточного количества органических удобрений. При достатке воды и питательных веществ на многих почвах, не обладающих благоприятными физическими свойствами, обнаруживается несоответствие между скоростью образования С02 и потребления 02 и диффузией газов через почву, а в результате увеличивается содержание С02 и уменьшается концентрация 02 в почвенном воздухе.[ . ]

Расход кислорода на дыхание корней невелик — около 0,001 веса их сухих веществ в сутки. Все же в почве бывают условия, при которых дыхание корней затруднено. Это характерно для заболоченных почв, где воздух вытеснен водой, и тяжелых почв при образовании на их поверхности корки. Появление ледяной корки в конце зимы или в начале весны на озимых посевах тоже нередко вызывает их гибель.[ . ]

Специальных органов дыхания у червей нет. Они дышат через кожу. Часто после дождя дождевые черви выползают на поверхность земли: дождевая вода заливает норки червя, вытесняя из почвы кислород, что затрудняет дыхание.[ . ]

Кислород поступает в почву из атмосферы диффузионно, с осадками и оросительной водой, по воздухоносным тканям растений. Прямое воздействие кислорода на растения проявляется в актах дыхания. При отсутствии свободного кислорода в почве развитие растений прекращается. Оптимальные условия для них создаются при содержании 02 в почвенном воздухе около 20 % (рис. 26).[ . ]

При просачивании нефти в почву, несмотря на свою большую вязкость, она проникает в грунтовые воды, перемещается в направлении их движения и может распространяться на большие расстояния. Гидрофобная нефть образует тонкую пленку на поверхности воды, которая становится непригодной для использования уже в количестве 1 л нефти на 100 л воды. На открытых водных поверхностях с течением времени образуется эмульсионный слой (нефть и вода), который частично препятствует газообмену между водой и воздухом, а это приводит к тому, что все живые организмы, находящиеся под этой пленкой, постепенно погибают. При этом в процессе дыхания в клетках накапливается СОг, что ведет к ацидозу, т. е. под-кислению клеточной жидкости. У морских птиц контакт с нефтью приводит к склеиванию оперения, птицы утрачивают способность держаться на воде и быстро гибнут от переохлаждения. Растворимые в воде окисленные компоненты нефти могут обладать еще и прямым токсическим действием.[ . ]

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.[ . ]

В условиях хорошей аэрации почв при поглощении кислорода выделяется эквивалентное или несколько меньшее количество С02 и коэффициент дыхания, т. е. отношение выделившегося С02 к поглощенному 02, близок к единнце. Для почв с затрудненным газообменом коэффициент дыхания больше единицы, так как в таких почвах возникает большое количество анаэробных микрозон, где С02 продуцируется без поглощения кислорода.[ . ]

Главные источники газовой фазы почвы — атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. С атмосферным воздухом в почву поступает кислород, необходимый для дыхания корней растений, аэробных микроорганизмов, почвенной фауны. В процессе дыхания кислород потребляется с выделением углекислого газа.[ . ]

Все нерастворимые составные части почвы—минералы и породы —■ постепенно разрушаются и отдают в раствор находящиеся в них питательные вещества, поддерживая этим плодородие почвы. Это происходит под влиянием изменений температуры, от разрушающего действия воды, работы микроорганизмов и т. п. Но и сами растения принимают в этом серьезное участие. Ввиду того что клеточный сок у растений бывает обычно кислый и корни при дыхании выделяют угольную кислоту (которая растворяет некоторые породы), корни растения разъедают минералы и породы, «вгрызаются» в них, добывая таким образом нужную им пищу.[ . ]

Признаком биологической деградации почвы является снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы, а также по более распространенному, но менее точному показателю — дыханию почвы.[ . ]

Исследование показало, что интенсивность дыхания проводящих корней подроста ели как по массе’выделенной С02, так и по количеству поглощенного О2 выше на вырубке, чем под пологом леса (табл. 1). В течение исследуемого периода энергия дыхания подвержена довольно значительным колебаниям, а со второй половины июля наблюдается заметный подъем кривой дыхания, связанный с изменением как температуры окружающей среды, так и влажности почвы (табл. 2). Однако возрастание интенсивности дыхания не соответствует температурному коэффициенту <3ю. Ведущим фактором здесь, вероятно, является все возрастающее падение влажности почвы и улучшение в связи с этим аэрации корнеобитаемого слоя.[ . ]

В балансе между валовой первичной продукцией и дыханием сообщества заключен смысл противоречия между хозяйственными устремлениями человека и стратегией развития природы. Человек заинтересован в повышении годового выхода чистой продукции сообщества, а стратегия развития любой экосистемы направлена на то, чтобы не только произвести за годовой цикл как можно больше, но за это же время и потребить все произведенное. Однако равенство между приходом и расходом — явление достаточно редкое; оно наблюдается в наиболее стабильных сообществах, в частности в тропической зоне, причем создает объективные трудности для развития там сельского хозяйства. Человек, выжигая пышный тропический лес, надеется получить на освободившейся территории высокие урожаи. Однако вскоре оказывается, что почвы на обнаженной территории абсолютно бесплодны — вся годовая продукция росшего на этом месте леса потреблялась различными консументами, и в почвах ничего не откладывалось.[ . ]

У яйца и эмбриона ведущие отношения возникают обычно на почве дыхания и защиты от хищников (Крыжановекий, 1949). В этих направлениях и наблюдается наибольшее разнообразие приспособлений. Пищевые взаимосвязи не имеют значения, так как питание идет за счет желтка, накопленного материнским организмом. В следующие периоды развития у рыбы в связи с переходом на внешнее питание ведущими становятся пищевые отношения. У взрослой рыбы, помимо пищевых, существенное значение приобретают взаимосвязи, возникающие на почве размножения.[ . ]

Немаловажное значение в условиях долгомошной вырубки, наряду с дыханием корней, играет водный режим растений (поглощение влаги корнями, проведение ее в наземную часть, потеря воды в процессе транспирации и т. д.). Исследование работы целостной корневой системы подроста ели по поглощению влаги из почвы проводилось нами на отдельных деревьях, характеристика которых приводится в табл. 4.[ . ]

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.[ . ]

Фоновые показатели содержания гумуса в верхнем слое различных типов почв и их «дыхания» приведены в табл. 4.1.[ . ]

Почвенный раствор подкисляется в результате выделения углекислоты при дыхании корней, образования азотной кислоты при нитрификации и других кислых продуктов в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Реакция почвы изменяется также под влиянием вносимых в почву удобрений. При систематическом внесении физиологически кислых или физиологически щелочных удобрений реакция почвенного раствора может значительно изменяться и оказывать влияние на развитие культурных растений и почвенных микроорганизмов.[ . ]

Часто решающим фактором роста растений является доступность кислорода в почве. Плохо аэрируемые почвы характеризуются низким содержанием кислорода и высоким углекислоты. Это ослабляет дыхание в корнях и ограничивает их рост, вызывая худшее поглощение воды и питательных веществ вследствие сокращения поверхности корней и подавления процесса активного поглощения. Высокий уровень углекислоты также токсичен для корней. Гибель взрослых деревьев, когда на их корни насыпается слишком .много почвы, является ярким примером изменения отношения кислорода к углекислоте в почве.[ . ]

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.[ . ]

Микроскопические педобионты (включая водоросли) выделяют в процессе «почвенного дыхания» около 90 % диоксида углерода почвы, причем 2/з приходится на долю грибов, а 1/з — бактерий. Подробное рассмотрение биохимии почвы не входит в задачу настоящей книги. Поэтому ограничимся лишь некоторыми примерами.[ . ]

Имеются данные о влиянии нефтяного загрязнения на микрофлору и ферментативную активность почв [130]. Оно вызывает значительное ослабление биохимических процессов и отрицательно влияет на развитие компенсационных механизмов ауторегуляции биохимических процессов. Большинство почвенных ферментов реагирует на нефтяное загрязнение снижением своей активности, нарушается корреляция между активностью почвенных ферментов и дыханием почв.[ . ]

Показатели содержания гумуса отражают совокупность биохимических, физических, физико-химических свойств почвы. К ним относятся, например, мощность гумусового слоя (%), характеристики «дыхания» почв (кг/га ■ ч). Снижение содержания гумуса в почве (ее дегумификация) является следствием значительной антропогенной нагрузки (уничтожение растительности, снятие верхнего слоя почвы, неправильная технология обработки и т.п.). «Дыхание» почв выражает уровень биологической активности системы и определяется интенсивностью выделения углекислоты почвой. Отклонения от его фонового уровня свидетельствуют о нарушениях почвенной поверхности.[ . ]

Угнетение почвенной биоты. Этот важный показатель, пригодный в том числе и для ранней диагностики негативных процессов в почве, находят, как правило, по косвенным признакам. Сравнительно простой прием, позволяющий оценить суммарную активность почвенных организмов, разлагающих органическое вещество и выделяющих диоксид углерода, состоит в определении так называемого дыхания почвы, или эмиссии почвой С02. В полевых условиях на поверхности почвы устанавливают специальные камеры (предложен ряд систем), которые улавливают выделяющийся С02, например, путем его поглощения раствором щелочи; затем количество поглощенного С02 можно измерить потенциометрическим титрованием (по электрической проводимости).[ . ]

Все это очень важно для понимания взаимоотношения между растением и почвенной средой его жизни. Гумус, или перегной, представляет бесструктурную органическую массу в почве, возникающую в результате разрушения органических остатков. Если такое важное свойство, как структура почвы, создается с определенным участием веществ растительного происхождения и при активном участии корней, то не только растения зависят от почвы, но и почва зависит от растений. Кроме того, постоянное потребление воды растениями приводит к десукции почвы, дыхание корней влияет на состав почвенного воздуха, а следовательно, и на состав почвенного раствора.[ . ]

Многочисленные измерения степени аэроионизации воздуха, произведенные в разнообразных местностях, показали ее изменчивость в зависимости от различных внешних причин. Благодаря дыханию почвы над свежевскопанной землей аэроионизация в 2 раза больше, чем на лугу. Аэроионизация невелика на твердом песчанике и падает до минимума на очень сырых почвах, во влажных местах, в тумане, в облачных слоях. Число аэроионов над морями и океанами, за тысячи километров от суши, значительно меньше, чем над землей, благодаря ничтожному содержанию радиоактивных веществ в морской воде.[ . ]

Однако растения усваивают не только воднорастворимне, но и растворяющиеся в слабых кислотах фосфорнокислые соли. Слабые кислоты (угольная, лимонная, яблочная и др.) выделяются корнями. Они и переводят некоторую часть веществ почвы, нерастворимых в воде, в доступные растениям. Еще больше кислот выделяется в почву микроорганизмами (при образовании азотной кислоты во время нитрификации, серной кислоты при окислении восстановленной серы белков и аминокислот, фосфорной кислоты в ходе минерализации органических веществ, содержащих фосфор). Кроме того, микробы выделяют углекислоту и органические кислоты во время дыхания и обмена веществ.[ . ]

Биотический круговорот углерода — составная часть большого круговорота -связан с жизнедеятельностью организмов. Углерод, содержащийся в виде С02 в атмосфере, служит «сырьем» для фотосинтеза растений, а затем вместе с их веществом потребляется консументами разных трофических уровней. При дыхании растений и животных, а также деструкторов (редуцентов) мертвой органики в почве выделяется С02, в форме которого углерод и возвращается в атмосферу.[ . ]

Изучая почвенных нематод, Овергард-Нильсен (1949, 1949а) установил, что их плотность колеблется в пределах от 1 до 20 млн. на 1 м2. Многие нематоды питаются, по-видимому, бактериями, другие (до 40%) — корнями растений и почвенными водорослями и не более 2% питаются другими животными. Особенно много нематод в мюллевой (неорганической) почве, где их биомасса равна биомассе дождевых червей; в этом случае, однако, их дыхание должно быть в 10 раз выше] дыхания таких более крупных животных, как дождевые черви (Овергард-Нильсен, 1949а). В ряде сельскохозяйственных районов некоторые виды нематод являются опасными паразитами корней растений; устранить же их из зараженной почвы очень трудно. Наилучший способ борьбы с нематодами — севооборот. В отличие от нематод микроартроподы и энхитреиды достигают максимальной биомассы в лесных и органических почвах (табл. 47).[ . ]

Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние живых существ, вступает в связь с представителями своего вида и других видов — растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них и сам оказывает на них воздействие. Например, растения в процессе фотосинтеза выделяют кислород, необходимый для дыхания животных, а животные обеспечивают поступление в атмосферу углекислого газа, без которого растения не могут осуществлять фотосинтез. Действие биотических факторов может быть как прямым, так и косвенным, выражаясь в изменении условий окружающей среды, например, изменение состава почвы под влиянием бактерий или изменение микроклимата в лесу. Окружающий органический мир -составная часть среды обитания для каждого живого существа.[ . ]

Содержание двуокиси углерода в воде также сильно варьирует, но по своему «поведению» она сильно отличается от кислорода, а ее экологическая роль не так хорошо изучена. Поэтому трудно сделать какие-то обобщения, касающиеся роли ССЬ как лимитирующего фактора. Хотя в воздухе содержание двуокиси углерода невелико, она прекрасно растворяется в воде; кроме того, в воду поступает двуокись углерода, освобождающаяся при дыхании и разложении, а также из почвы или подземных источников. Поэтому «минимальный предел» содержания С02 не имеет такого значения, как в случае Ог- Кроме того, в отличие от кислорода двуокись углерода реагирует с водой, образуя Н2СО3, которая в свою очередь вступает в реакцию с известью, образуя карбонаты (—СОз) и бикарбонаты (—НСОз). А, основным резервуаром СОг в биосфере является карбонатная система океанов. Эти соединения служат не только источником питательных веществ, но и буфером, поддерживающим концентрацию водородных ионов в водных средах на уровне, близком к нейтральному значению. Небольшое повышение содержания С02 в воде Ьовышает интенсивность фотооинтеза и стимулирует процессы развития многих организмов. Высокие концентрации СО2 определенно могут быть лимитирующим фактором для животных, особенно потому, что высокое содержание двуокиси углерода обычно связано с низким содержанием кислорода. Рыбы весьма чувствительны к повышению концентрации СОг: при слишком высоком содержании свободного СОг в воде многие рыбы погибают.[ . ]

Обычно содержание углекислого газа в атмосфере составляет лишь 0,03% (по объему), что отвечает 0,5565 мг в 1 л. В метровом слое воздуха, непосредственно примыкающем к земле, над одним гектаром находится лишь 5—6 кг углекислого газа. В сравнении с потребностями растений это немного. Так, сахарная свекла при урожае корней 400 ц с 1 га усваивает в день в период интенсивного роста около 300 кг С02 на 1 га. Даже в десятиметровом слое воздуха над почвой содержится только 57 кг этого газа, выделяется из почвы при дыхании корней и в процессе жизнедеятельности микроорганизмов еще 50 кг и, наконец, при дыхании надземной части растений высвобождается около 47 кг на 1 га. Это показывает, что в практике может наблюдаться дефицит углеродного питания.[ . ]

Таким образом, воздух должен постоянно перемешиваться, чтобы существовал приток углекислого газа в приземный слой, в котором находятся зеленые листья; в противном случае фотосинтез будет ослаблен или вовсе прекратится. Потребленный листьями углекислый газ пополняется благодаря тому, что он тяжелее воздуха и как бы оседает книзу, а также вследствие движения воздуха и при выпадении дождя. Кроме того, сами растения выделяют С02 при окислении сахаров (на дыхание расходуется этих веществ до 25% от ежедневно синтезируемых). Выделяют в почву углекислый газ при дыхании и корни. Это же можно сказать о микроорганизмах и другом населении почвы. Обогащение атмосферы углекислым газом происходит и во время гниения органических веществ, сгорания угля, нефти, газа, дров и прочего топлива.[ . ]

Свинец (РЬ) — металл, издавна добываемый и используемый человеком в различных сферах хозяйственной деятельности. Так же давно известно и негативное воздействие С. на здоровье человека: уже во II в. до н.э. описаны признаки «сатурнизма» — свинцового отравления организма. На протяжении всего индустриального периода наблюдается неуклонный рост потребления С. и его производства: в 1995 г. мировое потребление — 5,56 млн. т, производство — 5,43 млн.т (четвертое место по группе цветных металлов после алюминия, меди и цинка). Прогноз на 1997 г.: потребление — 5,86; производство — 5,92 млн.т. При попадании в организм через органы дыхания или желудочно-кишечный тракт С. не накапливается в них, а всасывается в кровь и в дальнейшем накапливается в мягких тканях и костях. Основным путем выведения С. из организма являются почки, при этом период полувыведения С. из мягких тканей и крови составляет 20 суток, из костной ткани — 20 лет. Негативное воздействие С. сказывается на функционировании нервной системы (энцефалопатия) и органов кроветворения; даже при малых концентрациях он ингибирует функции ряда ферментов, что приводит к развитию анемии (малокровия). ПДК в воздухе (кроме тетраэтилсвинца) — 0,0003 мг/м3, ОДК для различных почв — 32— 130 мг/кг.[ . ]

Для человека. Наблюдались слабость, легкая тошнота и головокружение, головная боль, рвота, затем — сонливость, вялость, нарушение зрения, замедление пульса, понижение артериального давления, приглушение тонов сердца. В легких единичные мелкопузырчатые влажные и сухие рассеянные хрипы. Характерны слюнотечение, болезненность при пальпации живота, умеренное его вспучивание. При легких формах отравления симптомы проходили в течение 5—7 дней, полное выздоровление наблюдалось на 3—4-й неделе. При более тяжелом- отравлении возникают выраженная слабость, апатия, боль в височной части головы, рвота, понос, угнетение, сонливость, затем подергивание мышц лица и конечностей, резкое сужение, затем расширение зрачков, потливость. Речь становится монотонной; на вопросы врача больной отвечает бессвязно. На почве токсической дистрофии миокарда расширяется левый желудочек сердца, тоны глухие, пульс 50—60 в минуту, артериальное давление снижается до 60—70 мм, диастолическое до 30—40 мм. Дыхание поверхностное, замедленное, появляются сухие и влажные хрипы. Живот вздут. Печень нередко увеличена, чувствительна при пальпации. В моче часто белок и эритроциты. Содержание гемоглобина в крови увеличивается до 90% и выше, число эритроцитов нарастает до 5,5—6,5 млн., лейкоцитоз — до 15—20 тыс., нейтрофилия. РОЭ ускоряется, но не у всех больных. Прекома-тозное состояние продолжается обычно 1—2 дня, затем постепенно наступает улучшение. Клиническое выздоровление через 5—6 недель.[ . ]

Источник