CC BY
49
502.578.001.8
КОМПЛЕКСНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКУЛЬТУРЕННЫХ ПОЧВ РАЗНЫХ ТИПОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
М.Д. НАЗАРЬКО, В.Г. ЛОБАНОВ
Кубанский государственный технологический университет
Естественно в почвах агросистем в ходе сельскохозяйственной деятельности человека - применения повышенных доз минеральных удобрений, регулярных вспашек, систематического применения пестицидов -изменяется состав микрофлоры, интенсивность и направленность микробиологических процессов, влияющих на синтез и деструкцию гумуса. Несмотря на определяющее влияние биологической активности почв на дегумификацию, исследования в этой области недостаточны, особенно для Краснодарского края.
Цель работы - комплексное изучение взаимосвязи химических и микробиологических показателей почв, связанных с их плодородием. Объектом исследования были почвы Крымского района.
Основу структуры земель сельскохозяйственного использования в Крымском районе образуют зернопропашные севообороты, ориентированные на получение зерновых и масличных ку льтур, кормов для животноводства, табака, плодов и овощей. Орошаемые земли района, которые при строительстве оросительных систем (особенно рисовых) в недалеком прошлом испытали сильное антропогенное воздействие, составляют около 39,9% от общей площади [1].
Гумусовый потенциал почв является главным показателем плодородия и трансформации загрязняющих веществ. Сравнивая содержание гумуса в почвах разных типов сельскохозяйственного использования с природными ландшафтами, следует отметить, что почвы аграрной зоны заметно обеднены органикой, особенно почвы, мелиорируемые с севооборотом однолетних культур, и почвы с многолетними насаждениями (табл. 1).
При оценке почв большое значение имеет реакция почвенной среды и количество общего азота. Показатели рН водной вытяжки в почвах разных типов использования имели щелочную реакцию. Количество
общего азота в почвах коррелирует с содержанием гумуса. Наибольшее количество общего азота содержится в почвах биогенных ландшафтов - в среднем 0,22%. На полях овощного севооборота, в садах и виноградниках обнаружено повышенное содержание аммиачной формы азота. Нитратный азот присутствовал в малых количествах.
Фосфор в почвах содержится в виде минеральных и органических соединений. В щелочных почвах, какими являются почвы района, преобладают фосфаты кальция и магния, которые легче усваиваются растениями. Подщелачивание почвенного раствора усиливает доступность фосфатов для растений.
Почвы Крымского района достаточно обеспечены калием. Варьирование показателей содержания калия в почвах природных и агроландшафтных систем незначительное - соответственно 39,59 и 38,83 мг/100 г почвы, что указывает на достаточно устойчивую стабильность этого элемента.
Сельскохозяйственное использование земель существенно повлияло на состав микробных сообществ, особенно заметные изменения произошли в верхнем горизонте почв (0-20 см) (табл. 2). Его исследования показали, что микробный пул (запас микроорганизмов) принимает самые высокие значения в почвах биогенного ландшафта - 171 млрд кл./г почвы. Несколько ниже этот показатель в почвах с многолетними насаждениями -169 млрд кл./г почвы. Севооборот однолетних культур с регулярной распашкой почв привел к значительному снижению запаса микроорганизмов, что, как правило, оказывает негативное влияние на способность поддержания гомеостатического состояния почв.
Установлены высокие показатели численности бактерий и особенно бактерий азотного цикла, представленных в основном неспорообразующими грамот-рицательными и грамположительными формами. Более высока численность микроорганизмов в почвах биогенного ландшафта. Следует отметить, что именно
Таблица 1
Тип использования почвы
Химические показатели почв
Гумус, % рН водной вытяжки Общий азот, % Подвижный фосфор, мг/100 г почвы
Техногенные с севооборотом однолетних культур:
немелиорируемые 3,36
мелиорируемые 2,89
Техногенные с многолетними насаждениями 2,87
Биогенный ландшафт 4,28
8,12
8,33
7,63
8,30
0,16
0,14
0,14
0,22
18,25
18,23
9,70
45,17
Таблица 2
Состав микрофлоры в почвах
Тип использования почвы Прямой счет, млрд кл./г Бактерии, млн кл./г Актиномицеты млн кл./г Микромицеты, млн кл./г
аммонифици- рующие аминоавто-трофные гумусоразла- гающие олиготрофные
Техногенные с севооборотом однолетних культур: немелиорируемые 118 40,7 41,6 8,0 8,4 2,19 1,38
мелиорируемые 63 11,0 16,0 3,9 6,3 0,50 1,71
Техногенные с многолетни -ми насаждениями 169 63,4 71,2 13,4 7,8 0,87 1,41
Биогенный ландшафт 171 66,5 57,5 12,2 8,2 3,18 1,02
биогенные, а также техногенные ландшафты с многолетними насаждениями выделяются обилием аммонифицирующих, аминоавтотрофных и гумусоразлагающих бактерий.
Доля содержания микромицетов в микробном комплексе почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании, незначительна, но численность микроскопических грибов выше, чем в почвах биогенного ландшафта. Рост численности микромицетов агрономически вреден, он приводит к ухудшению фитосанитарного состояния почвы и повышению ее токсичности [2].
Важную информацию о интенсивности и направленности почвенно-микробиологических процессов дают абсолютные числа, отражающие количество различных микроорганизмов и их соотношения между собой [3]. Для экологической оценки почв были использованы коэффициенты сукцессии, минерализации, пе-дотрофности, олиготрофности микроорганизмов
(табл. 3).
Согласно полученным данным, почвенные микро-боценозы можно охарактеризовать как зрелые сообщества, о чем свидетельствуют высокие коэффициенты сукцессии порядка 103. Наряду с активно функционирующими группами микроорганизмов - аммонифицирующими, аминоавтотрофными, гумусоразлагающими и др., в почве содержится значительное количество их пассивных группировок, благодаря которым поддерживается гомеостаз почв.
Отношение численности микроорганизмов, развивающихся на поздних стадиях минерализационного процесса и утилизирующих низкомолекулярные соединения и гумусовые вещества, к численности микроорганизмов, разрушающих свежие растительные и жи-
вотные остатки, служит показателем степени минерализации органических веществ в почве.
Активные процессы минерализации происходят в техногенных почвах сельскохозяйственного использования, особенно в мелиорируемых с однолетними культурами, Кмин = 1,27, по сравнению с биогенным ландшафтом, где Кмин = 0,84.
Наиболее высокие значения коэффициенты педо-трофности и олиготрофности принимают в почвах с севооборотом однолетних культур: немелиорируемых
- соответственно 0,26 и 0,33, и особенно в мелиорируемых - 0,27 и 0,54. Это свидетельствует об активности процессов, связанных с утилизацией гумуса и гумусосодержащих соединений. По-видимому, микроорганизмы испытывают недостаток в углероде и переключаются на разложение гумуса. С другой стороны, применение в окультуривании почв минеральных удобрений могло привести к увеличению в составе микробо-ценоза доли микроорганизмов, участвующих в разложении гумуса.
Повышенные уровни микробиологической активности отрицательно влияют на динамику гумуса. Если в дальнейшем эти показатели будут возрастать, это приведет к снижению содержания гумуса - главного показателя плодородия почвы.
В биогенном ландшафте идут менее активные процессы разложения гумуса, связанные с поступлением в почву свежих растительных остатков, способствующих развитию сапрофитных бактерий и актиномице-тов.
Микробиологический мониторинг показал, что почвы биогенных ландшафтов отличаются более низким, но относительно стабильным содержанием азот-фиксирующих и целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Согласно литературным данным, целлюлозо-
Таблица 3
Активность микробиологических процессов
Тип использования почвы Коэффициент Относительная оценка плотности микрофлоры, %
сукцессии минерализации педотр офности олиготрофности азотфиксирующей целлюлозоразлагающей
Техногенные с севооборотом однолетних культур: немелиориру емые мелиорируемые Техногенные с многолетни -ми насаждениями Биогенный ландшафт
4949 1,05 0,26 0,33 70,5 36,8
6742 1,27 0,27 0,54 82,0 40,0
3086 1,18 0,23 0,13 42,4 29,2
2472 0,84 0,19 0,13 54,0 28,0
разрушающая способность почвы зависит не только от структуры и степени развития микробиоценоза, но и в значительной мере обусловливается ее азотным режимом.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что способы использования земель в сельском хозяйстве существенно изменяют биогенность почвы, структуру микробиоценозов и интенсивность почвенно-микробиологических процессов, изменяя обеспеченность почвы элементами минерального питания и показатели ее плодородия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Природа и экология Крымского района. - Крымск, 1999. - 53 с.
2. Плотность популяций некоторых фитопатогенных гри -бов в условиях агроценоза / Е.П. Дурынина, Л.Л. Великанова и др. // Микроорганизмы в сельском хозяйстве: Тез. докл. III Всесоюз. науч. конф. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - С. 49.
3. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. - М.: Росагропромиздат, 1990. - С. 9-15.
Кафедра биохимии и технической микробиологии
Поступила 21.03.05 г.
66.026.620.193.2
КОРРОЗИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТР УБОПРОВОДОВ
П.И. КУДИНОВ, И.В. НАУМОВИЧ
Кубанский государственный технологический университет
В масложировой промышленности вопросы коррозии металлов технологических трубопроводов, в частности заземленных трубопроводов, практически не привлекали внимания исследователей.
По подземным трубопроводам, имеющим на ряде масложировых предприятий значительную протяженность, перекачиваются растительные масла, в составе которых свободные жирные кислоты с высокой коррозирующей способностью, органические растворители, такие как нефрас и бензин, нафтеновые, органические и неорганические кислоты, щелочи и щелочные растворы, растворы мыл и др. В сочетании с почвенной коррозией, которая особенно сильна во влажных почвах, содержащих соединения серы, азота, разрушение металлов трубопроводов существенно сокращает продолжительность их эксплуатации.
Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о том, что микроорганизмы играют существенную роль в процессах коррозии подземных трубопроводов и промышленного оборудования. Микроорганизмы действуют как коррозионные агенты, главным образом, за счет продуцирования агрессивных метаболитов
- органических и неорганических кислот, ферментов, сероводорода - и создания коррозионно-активных сред.
Основными агентами коррозии металлов являются сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) - высокоспециализированная группа микроорганизмов, которая использует сульфаты в качестве акцептора электронов в анаэробных условиях для окисления органических соединений и водорода. Являясь постоянным участником круговорота серы в биосфере, СРБ широко распространены в природе и разделяются на два рода: неспорообразующие Desulfovibrio и спорообразующие Desulfotomakulum.
К роду Desuf0vibrio относят неспороносные гра-мотрицательные изогнутые палочки, иногда ^-образные или спиральные, имеющие полярный жгутик, ко-
торый обеспечивает быстрое поступательное движение бактериальной клетки; облигатные анаэробы, ме-зофилы, оптимальная температура роста для которых 30°С, они обнаружены в морской воде, иле, пресных водоемах и почве.
Бактерии рода Desulfotomaculum представлены гра-мотрицательными, прямыми или изогнутыми палочками. Они образуют споры, подвижны. Это облигатные анаэробы, которые восстанавливают сульфаты в сульфиды. Они обнаружены в пресных водах, почвах геотермальных областей, некоторых испорченных пищевых продуктах и рубце животных.
Почвы, в которых находятся объекты биоповреждающего действия микроорганизмов - трубопроводы, оборудование - оказывают существенное влияние на характер развития коррозионного процесса. Анаэробная коррозия металлов под действием СРБ наиболее интенсивно протекает в плотных глинистых и водоносных слоях грунтов.
Микробиологическое исследование трансконтинентальных газопроводов, проложенных в различных грунтах, позволило обнаружить на поверхности трубо -проводов значительное количество СРБ [1]. В зависимости от их содержания грунты характеризуются как малоагрессивные, потенциально агрессивные и коррозионно-опасные. Анализ образцов грунта выявил определенную закономерность в распределении СРБ в грунте траншеи трубопровода и вне ее. В грунте, прилегающем к поверхности трубопровода, численность СРБ на 3-4 порядка выше, чем на некотором отдалении. Это объясняется миграцией бактерий в грунте к зонам с повышенной концентрацией Бе2+. Влияние корродирующего металла на СРБ проявлялось также в усилении их биологической активности - увеличении ферментативной активности и продуцировании сероводорода [2].
Исследования показали, что скорость коррозии стали Ст. 20 в грунте, содержащем ассоциацию культур бактерий Desulfovibrio desulfuricans и ThюbaciПus thioparus, в 12 раз превышала аналогичный показатель
