CC BY
20
Вестник Курганской ГСХА № 3, 2014 Агрономия и ^рткапогия 45
УДК 630.181.351
М. А. Яковченко, О. Б. Константинова, Л. А. Филипович, А. А. Косолапова
ИССЛЕДОВАНИЕ ГРУНТОВ ПОРОДНОГО ОТВАЛА ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
ФГБОУ ВПО «КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ»
M. A. Yakovchenko, O. B. Konstantinovа, L. A. Filipovich, A. A. Kosolapova RESEARCH OF SOIL IN LAYER DUMP AFTER CARRYING OUT BIOLOGICAL RECULTIVATION FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION
«THE KEMEROVO STATE AGRICULTURAL INSTITUTE»
Аннотация. Представлены результаты исследования образования и накопления органического вещества и изучения почвенной ризосферы на наличие целлюлозоразрушающих микроорганизмов в грунте породного отвала после проведения биологической рекультивации на территории угольного разреза Кемеровской области.
Ключевые слова: рекультивация, породный отвал, ризосфера, органическое вещество, целлюлозоразрушающие микроорганизмы.
Summary. Results of research how organic substance is formed and accumulated and studying existence of cellulose-destroying microorganisms in layer dump soil after carrying out biological recultivation in the territory of coal mine in Kemerovo region are presented.
Keywords: recultivation, layer dump, rhizosphere, organic substance, cellulose-destroying microorganisms.
Марина Александровна Яковченко
Marina Aleksandrovna Yakovchenko кандидат химических наук, доцент
E-mail: mara.2002@mail.ru
Ольга Борисовна Константинова
Olga Borisovna Konstantinova E-mail: olykk@mail.ru
Лариса Анатольевна Филипович
Larisa Anatolyevna Filipovich кандидат педагогических наук, доцент
Анна Александровна Косолапова
Anna Aleksandrovna Kosolapova
Введение. Влияние угледобычи на природные комплексы велико и разнообразно, при этом наибольшая техногенная нагрузка приходится на почвенный покров. Кузбасс является регионом, где широко развита угледобывающая промышленность. Разработка угольных месторождений ведется в основном открытым способом, что является причиной неблагоприятной экологической ситуации в регионе.
Процесс восстановления нарушенных земель называется рекультивация комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.
Основными задачами биологической рекультивации является формирование почвенного слоя, оструктуривание почвы, накопление гумуса и питательных веществ.
С момента проведения биологической рекультивации нарушенных земель в почвах начинают проявляться сложные процессы при активном участии растений и микроорганизмов, совокупность действия
которых обусловливает направленность и интенсивность возникающего почвообразования.
Органическим веществом считается все, что относится к растительным и животным остаткам. Органическое вещество является основой плодородия почв, оно служит своеобразным резервом необходимых растениям питательных веществ, оказывает большое влияние на структуру почвы, является источником энергии для многих полезных микроорганизмов.
За счет разложения органического вещества почвы в приземный слой воздуха выделяется углекислый газ, который используется растением для создания урожая при достаточных уровнях освещении, влажности, температуры воздуха и почвы. В почве органическое вещество разлагается под влиянием микроорганизмов при наличии воздуха, благоприятной влажности и температуры, образуя перегной или гумус.
Гумус основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям.
Научный журнал
Вестник Курганской ГСХА
Чем больше гумуса (органического углерода) в почве, тем лучше водный, воздушный и тепловой режимы плодородного слоя, тем лучше питание растений, активнее идет образование нитратов и углекислоты, необходимых для фотосинтеза и фиксации атмосферного азота свободноживущими в кор-необитаемом горизонте микроорганизмами. Физико-химическое взаимодействие новообразованных гумусовых кислот с минералами предохраняет их от быстрого вовлечения в биохимический кругооборот и способствует закреплению гумуса в почве.
Большая роль при разложении органического вещества и образовании гумуса отводится целлюлозо-разрушающим микроорганизмам.
Целлюлозоразрушающие микроорганизмы представляют собой единое звено в трофической цепи почвенных экосистем, осуществляя функции микробов - редуцентов. Основная роль их состоит в разложении целлюлозы, которая всегда присутствует в почве [1].
Разложение целлюлозы микроорганизмами является самым большим по масштабам естественным деструкционным процессом, звеном круговорота углерода, обеспечивающего возврат фиксированного в процессе фотосинтеза углерода в атмосферу в виде СО2.
Большое влияние на распределение микрофлоры в почве, в частности целлюлозоразрушающих микроорганизмов, оказывает корневая система растений. Она постоянно выделяет в окружающую среду различного рода органические и минеральные соединения, которые служат источником питания для микроорганизмов. В прикорневой зоне растений, ризосфере, обычно создаются наиболее благоприятные для микроорганизмов водный и воздушный режимы. В ней число микроорганизмов в сотни, а иногда в тысячи раз больше, чем вне зоны расположения корней. Микроорганизмы покрывают корневую систему растений почти сплошным слоем. Обилие микрофлоры в ризосфере и во всей почвенной толще играет большую роль в развитии почвенного плодородия.
Целью работы явилось исследование образования и накопления органического вещества в грун-тепородного отвала после проведения биологической рекультивации, а также изучение почвенной ризосферы на наличие целлюлозоразрушающих микроорганизмов рекультивированного участка на территории угольного разреза ООО «Участок Коксовый» Кемеровской области.
Методика. На территории угольного разреза ООО «Участок Коксовый» Кемеровской области в мае-сентябре 2013 г. сотрудниками ПНИЛ рекультивации нарушенных земель КемГСХИ были проведены научно-исследовательские работы, включающие в себя два этапа.
Этап первый. В мае-сентябре 2013 года на территории угольного разреза ООО «Участок Коксовый» на участке рекультивации № 1 «Северный» случайным методом отбора проб были отобраны 10 почвенных образцов для лабораторного анализа на образование и накопление органического вещества.
Этап второй. В июле 2013 года на территории угольного разреза ООО «Участок Коксовый» на участке рекультивации № 1 «Северный» была проведена закладка опытных площадок для изучения почвенной ризосферы на наличие целлюлозоразруша-ющих микроорганизмов.
Для определения интенсивности разложения целлюлозы был использован аппликационный метод, согласно стандартной методике [2, 3].
Взвешенные на аналитических весах образцы хлопчатобумажной ткани размером 60^100 мм аккуратно фиксируют при помощи ниток на стеклянных пластинах. При помощи лопаты образцы закапывают в верхний слой почвы на глубину 15-20 см, оставляют образцы ткани в почве на 30 и 60 суток.
По истечении указанных сроков образцы извлекают из почвы, осторожно очищают и высушивают до постоянной массы.
Закладка опытных образцов проводилась на рекультивированном участке общей площадью 2500 м2. Схема закладки образцов представлена на рисунке.
Рисунок - Схема закладки образцов
Вестник Курганской ГСХА № 3, 2014 Агроном11я и ^рткапогия 47
Таким образом, на опытном участке было заложено 5 образцов, образец № 6 - на расстоянии 50 м от опытного участка на зональной почве (техногенно ненарушенная территория), а образец № 7 - на расстоянии 50 м на нерекультивированном участке.
Результаты. Этап первый. Отобранные почвенные образцы были проанализированы в ПНИЛ рекультивации нарушенных земель КемГСХИ по сле-
дующим показателям: рН, среднее значение - 7,86 (практически нейтральный); гумус - 2,5 %; фосфор подвижный (Р2О5) - 31 мг/кг; калий обменный (К2О) - 60 мг/кг, азот о бщий - 0,14 %.
Этап второй. По полученным данным опытных образцов была рассчитана интенсивность разложения целлюлозы. Результаты расчетов представлены в таблице.
Таблица - Интенсивность разложения целлюлозы
Срок Убыль массы образцов х/б ткани, %
Нерекультивированный участок (образец №7) средняя по рекультивированному участку (образцы № 1-5) Зональная почва (образец № 6 )
30 суток 0,01 3,6 6,2
60 суток 0,01 7,3 13,7
По интенсивности разложения целлюлозы можно судить об активности целлюлозоразрушающих микроорганизмах ризосферы, а, следовательно, о динамике образования гумуса, и улучшения качества рекультивированных земель.
Выводы. Проведенные исследования и наблюдения позволили сделать следующие выводы:
1 Согласно ГОСТ 17.5.1.03-86 «Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель» почвы с водородным показателем рН от 5,5 до 8,2 являются потенциально плодородными, следовательно, исследованные образцы почвенных субстратов (рН=7,86) входят в эту категорию [4].
2 По агрохимическим показателям в почвенных субстратах отобранных образцов среднее содержание гумуса 2,5 %. Согласно тому же ГОСТ 17.5.1.03-86 плодородными почвами (гумусированными горизонтами) считаются почвы, в которых содержание гумуса не менее 2 % это пашни, сенокосы и пастбища. К плодородным почвам относятся и анализируемые образцы.
3 Содержание элементов питания - азот общий, фосфор подвижный и калий обменный согласно ГОСТ 17.5.1.03-86 соответствует норме.
4 Исследования на интенсивность разложения целлюлозы показали, что в образце № 7, отобранном на нерекультивированном участке, отсутствует активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, а, следовательно, и их наличие.
В образце № 6 разложение целлюлозы за 30 суток составляет 6,2 % от общего веса образца х/б ткани, а за 60 суток - 13,7 %. Эти результаты практически в два раза превышают результаты по рекультивированному участку.
Список литературы
1 Наплёкова Н. Н. Аэробное разложение целлюлозы микроорганизмами в почвах Западной Сибири.
- Новосибирск: Наука, 1974. - 250 с.
2 Звягинцев Д. Г., Асеева И. В. Методы почвенной микробиологии и биохимии. - М.: МГУ, 1991.
- 122 с.
3 Мотузова Г. В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение мониторинг. - М.: Эдиториал УРСС, 1999.
- 168 с.
4 ГОСТ 17.5.1.0386. Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель. Технические условия. - Введ. 1988-01-01. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 5 с.
5 ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнений. Технические условия. Введ. 1985-01-01.
- М.: Издательство стандартов, 1985. - 6 с.
