CC BY
7УДК 631
Шишкина Д.Ю.
студент кафедры земледелия, биоэкологии и агрохимии Оренбургский государственный аграрный университет (г. Оренбург, Россия)
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
УРБАНИЗИРОВАННЫХ ПОЧВ НА ТЕРРИТОРИИ Г. ОРЕНБУРГА
Аннотация: в работе проведена оценка биологической активности почв различных территорий г.Оренбурга. Использованы методики определения биологической активности почв с помощью показателей целлюлозолитической активности, метода определения азотобактера, метод химического состава почв. Показано, что при антропогенном влиянии на почву, происходит изменение биологической активности почв городских территорий.
Ключевые слова: биологическая активность почвы, азотобактер, почвенная микробиота, микрофлоа, льняное полотно, целлюлозолитическая активность.
В последние десятилетия резко усиливаются процессы деградации почв, что приводит к потере их биогеоценотических и биосферных функций, а также значительному сокращению биоразнообразия. В этой связи особенно актуальным становится изучение масштабов трансформации почвенных свойств в результате антропогенного воздействия и способности почвы восстанавливать свои функции. В первую очередь это относится к микробным сообществам почв, как наиболее чувствительному и динамичному компоненту почвы в условиях антропогенного стресса. Принимая во внимание, что почвенные микроорганизмы играют исключительную роль в круговороте вещества и энергии, самоочищении почвы, продуктивности фитоценозов и устойчивости экосистем в целом, одной из приоритетных задач современного почвоведения становится изучение трансформации микробных сообществ почв
в условиях антропогенного прессинга и их восстановления до исходных параметров.
Цель нашего исследования состояла в том, чтобы оценить биологическую активность почв различных территорий г.Оренбурга по критериям целлюлозолитической активности, содержания азотофиксирующих бактерий, содержания гумуса и наличия тяжелых металлов.
Объектами наших исследований служили образцы почв г.Оренбурга отобранные из четырех районов с разной степенью антропогенной нагрузки (варианты опыта): I - Зауральная роща, II - улица Чкалова, III - улица С.Лазо, IV - пр. Победы.
Оценка определения целлюлозолитической активности почв производилась с помощью метода льняных полотен, повторность опыта четырехкратная.
Результаты исследований:
Целлюлозолитическая активность исследуемых урбаноземов.
В 2023 г. с сентября по ноябрь, и в 2024 году с апреля по июнь, в 4-х точках города Оренбурга нами были проведены исследования на целлюлозолитическую активность почв в 4-х повторностях. В результате проведённых исследований была определена сезонная динамика активности целлюлозо-разрушающих микроорганизмов.
Таблица 1. Целлюлозолитическая активность почв.
Вариант/Улица Выраженность целлюлозолитичекой активности, %
Сентябрь-ноябрь2023г.
1 .Проспект Победы Выражено слабо-15%
2.Чкалова -
З.С.Лазо Выражено слабо -5%
4.Зауральная роща Выражено слабо -30%
Апрель - июнь 2024г.
1 .Проспект Победы Выражено слабо -15%
2.Чкалова 52,5
З.С.Лазо Выражено слабо -20%
4.Зауральная роща 30%
Таблица 2. Погодно-климатические особенности периода исследований целлюлозолитичекой активности почв.
Год 2023 2024
Месяц Сентябрь Октябрь Ноябрь Апрель Май Июнь
Среднемесячная температура, °С 14,7 7,1 2,3 7,6 15,9 20,6
Количество осадков, мм 19 95 36 27 31 3
Повышение целлюлозолитической активности, вероятно, связанно с более благоприятными климатическими условиями, повышением среднесуточных температур воздуха и отсутствием переувлажнённости почв. Анализ содержания азотобактера в исследуемых образцах почвы: Из увлажненной почвы формировали комочки диаметром 3-4 мм и размещали их в чашке Петри (в узлах трафарета). Чашки Петри с закрытыми крышками оставили при комнатной температуре на 10 дней. По истечении этого времени вокруг комочков появились обрастания. Наблюдение за ростом колоний проходило ежедневно, а сбор статистической информации на 5, 8 и 10
день согласно методике. Нами были получены колонии Л7о1:оЬас1ег сЬгоососсиш, которые образуют колонии с бурым, почти чёрным пигментом. Срок культивирования Л7. СЫогососсиш на среде Эшби составляет десять дней, после чего осуществляется оценка на содержания азотобактера, в процентах обрастания (таблица 3).
Таблица 3. Азотобактер в процентах обрастания.
Точка отбора почвенных проб Среднее значение обрастания, % Максимальное значение обрастания, %
1. Зауральная роща 10 15
2. ул. Чкалова 5 10
3. Пр. Победы 20 30
4. Ул. С. Лазо 17,5 30
По данным таблицы 3 видно, что наибольшее количество азотобактера выявлено на пр. Победы - 20% и на ул. С. Лазо - 17,5 %. В образцах почвы из Зауральной рощи процент обрастания составил 10%, а наименьшее значение -5%, отмечено в почвенных образцах с улицы Чкалова.
Содержание органического вещества в исследуемых урбаноземах.
Содержание органического вещества является важным показателем плодородия почвы, и осуществлялось нами в лабораторных условиях (ГОСТ 26213-2021). Результаты исследований приведены в таблице 4.
Таблица 4. Содержание органического вещества в исследуемой почве.
Точка отбора проб Содержание органического вещества в почве ГОСТ 26213-2021, %
1. Зауральная роща 4,37
2. ул. Чкалова 2,77
3. Пр. Победы 3,21
4. Ул. С. Лазо 3,08
848
По данным таблицы 4 видно, что наибольшее количество органического вещества отмечено в Зауральной роще (4,37%), на улице С.Лазо (3,08%), пр. Победы (3,21%) и наименьшее содержание органического вещества выявлено по ул.Чкалова (2,77%).
Содержание свинца и водорастворимых солей в исследуемых образцах
почвы:
Свинец является одним из наиболее распространенных тяжелых металлов урбанизированных территорий и способен накапливаться в почвах ухудшая их агроэкологические характеристики.
Водорастворимые соли способствуют повышению осмотичекого давления почвенной влаги и повышенное их содержание негативно влияет на рост и вегетацию растений.
Ввиду вышесказанного мы исследовали содержание этих веществ в урбаноземах г. Оренбурга (таблица 5).
Таблица 5. Содержание свинца и водорастворимых солей в почвах г. Оренбурга.
Показатели РЬ, мг/кг Сульфат-ионы, мг/кг Хлорид-ионы, мг/кг
НД методы испытаний Атомно-абсорбционный метод определения тяжёлых металлов. Прибор «Спектр-5» Количественный химический анализ почв. Методика измерений массовой доли водорастворимых форм хлорид, сульфат, оксалат, нитрат, фторид, формиат, фосфат, ацетат-ионов в почвах, грунтах тепличным методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель» Москва 2010г.
1 .Проспект Победы 6,89 8,96 1189,1
2.Чкалова 8,16 10,08 2017,9
3.С.Лазо 5,25 6,91 2165,3
4.Зауральная роща 3,69 4,24 987,5
Анализируя данные таблицы 5, видно, что наибольшие показатели содержания свинца, сульфат- и хлорид-ионов выявлены на ул. Чкалова и проспекте Победы, на ул. Сергея Лазо, в меньшем количестве, и менее всего эти вещества содержались в почвенных образцах Зауральной рощи.
ВЫВОДЫ.
1. Из отобранных образцов наибольший показатель целлюлозолитической активности почв отмечен нами в образцах почвы на ул. Чкалова - 52,5% и в Зауральной роще - 30%. На пр. Победы и ул. С. Лазо целлюлозолитическая активность была выражена слабо и составила 15 и 20%, соответственно.
В 2023 году в сентябре-ноябре отмечена более низкая целлюлозолитическая активность, по сравнению с целлюлозолитической активностью почв в конце весны - начале лета 2024г. Полученные результаты, при сохранении опытных точек, объясняются более благоприятными весенними климатическими условиями, повышением среднесуточных температур воздуха и отсутствием переувлажнённости почв в весенний период 2024 года и началом вегетационного периода.
2. Наибольшее количество азотобактера выявлено на пр. Победы - 20% и на ул. С. Лазо - 17,5 %. В образцах почвы из Зауральной рощи процент обрастания составил 10%, а наименьшее значение (5%) отмечено в почвенных образцах с улицы Чкалова.
3. Наибольшее количество органического вещества отмечено в почвенных образцах из Зауральной рощи (4,37%), на улице С. Лазо (3,08%), пр. Победы (3,21%) и наименьшее содержание органического вещества выявлено по ул.Чкалова (2,77%).
4. Наибольшие показатели содержания свинца, сульфат- и хлорид-ионов выявлены на ул. Чкалова и проспекте Победы, на ул. Сергея Лазо, в меньшем количестве, и менее всего эти вещества содержались в почвенных образцах Зауральной рощи. Данные обстоятельства, вероятно, связаны с более высокой транспортной нагрузкой, применением реагентов в зимний период года.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Александрова, Э.А. Тяжелые металлы в почвах и растениях и их аналитический контроль / Э. А.Александрова, Н.Г. Гай-дукова, Н. А. Кошеленко. - Краснодар, - 2001. - С. 6-11;
2. Блинков Г.К. Азотобактер и его значение для высших растений. Томск, 1959. - С. 123;
3. Водно-физические, технологические и биологические свойства почвы: учебно-методическое пособие для лабораторно практических занятий по
земледелию под общ. Ред. В.Н. Диденко. М.: Издательский центр ОГАУ. 2016.
- 45 с;
4. Гаркуша И.Ф. Почвоведение. М.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962. 448 с;
5. Грошев И.В. Оценка эколого-геохимического состояния почвенного покрова степной зоны Южного Урала (На примере Оренбургской области): дис. канд. биол. наук: 03.00.32: Оренбург, 2004. 173 с;
6. Гусев Н.Ф., Петрова Г.В., Немерешина О.Н. Лекарственные растения Оренбургской. обл., М.: Издательский центр ОГАУ. 2007. - 332 с;
7. Герасимова М. И., Строганова М. Н., Можарова Н. В., Прокофье- ва Т. В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация / под ред. акад. РАН Г. В. Добровольского. Смоленск, 2003. 268 с;
8. Дарзниек Ю.О. О скорости размножения клеток азотобактера// Микробиология. 1982. - № 6. - С. 1042 - 1044;
9. Добровольский В.В. Ландшафтно-геохимические критерии оценки загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами // Почвоведение. 1999. -№ 5. - С. 639 - 645;
10. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: МГУ, 2005. 445 с;
11. Зайцева Г.Н. Биохимия азотобактера. М.: Наука, 1965. 304 с;
12. Зенова Г.М., Степанов А.Л., Лихачева А.А. и др. Практикум по биологии почв. М., 2002. 120 с;
13. Заварзин Г.А. Дыхание почвы / под ред. Заварзина Г.А., Кудеярова В.Н. М.: Издательство ОНТИ ПНЦ РАН, 1993. - 145 с;
14. Каверина С.А. Почвы — национальное достояние России Кн 1: материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. — Новосибирск, М.: Издательство Наука. 2004. 528 с;
15. Коровина, Е.В. Оценка состояния почвенного покрова урбоэкосистемы / Е.В. Коровина, Г. А. Сатаров // Вопросы современной науки и практики. - № 3.
- 2009. - С 1-4;
16. Климентьев, А.И. Геоэкологическая оценка почвенного покрова урбанизированных территорий (на примере г. Оренбурга) / А.И. Климентьев, И.В. Ложкин, А.П. Трубин. Екатеринбург, М.: Издательство УрО РАН, 2006. -181 с;
17. Колешко О.И. Азотфиксирующие бактерии (физиология развития). Минск, 1981. 109 с;
18. Мишустин Е.Н., Шильникова В.К. Биологическая фиксация атмосферного азота. - Наука, 1968. 531 с;
19. Орлов Д.С., Малинина М.С., Химическое загрязнение почв и их охрана. Справочник. М.: Агропромиздат, 1991. 303 с;
20. Трифонова Т.А., Забелина О.Н. Изменение биологической активности почвы городских рекреационных территорий в условиях загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами // Почвоведение. - 2017. - №4. - С. 497-505;
21. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. Справочник. М.: «Протектор», 2001. 304 с;
22. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. М.: Наука, 1982. 204 с;
23. Хасанова Р.Ф., Суюндуков Я.Т., Семенова И.Н. Биологическая активность гумусового горизонта чернозема обыкновенного как показатель экологического состояния агроэкосистем (Башкортостан) // Почвоведение.
- 2014. - №8. - С. 982-987;
24. Чудинова Ю.В. Биологические ресурсы льна: научные основы рационального использования: монография. - Новосибирск М.: Изд-во НГАУ. -2013. 349 с;
25. Шунелько Е.В., Федорова А.И. Экологическая оценка городских почв и выявление уровня токсичности тяжелых металлов методом биотестирования // Вестник ВГУ. - 2002. - №1. - С. 93-104
Shishkina D.Yu.
Orenburg State Agrarian University (Orenburg, Russia)
BIOLOGICAL ACTIVITY OF URBANIZED SOILS ON TERRITORY OF ORENBURG
Abstract: the paper evaluates the biological activity of soils in various territories of Orenburg. The methods of determining the biological activity of soils using indicators of cellulolytic activity, the method of determining azotobacter, the method of soil chemical composition was used. It is shown that with anthropogenic influence on the soil, there is a change in the biological activity of soils in urban areas.
Keywords: biological activity, soil, nitrogen bacterium, soil microbiota, microflora, linen, cellulolytic activity.
