CC BY
13ЭКОЛОГИЯ ПОЧВ
УДК 631.4.002.637.576.8
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ СВИНЦА И КАДМИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РИСОВО-БОЛОТНЫХ ПОЧВ АКДАЛИНСКОГО МАССИВА ОРОШЕНИЯ
А. Отаров, А.М.Устемирова
КазНИИ почвоведения и агрохимии имени У.У. Успанова, 050060, Алматы,
проспект Аль-Фараби 75в
В статье приведены результаты исследовании по влиянию различных доз свинца и кадмия на биологическую активность рисово-болотных почв Акдалинского массива орошения.
ВВЕДЕНИЕ системах на очень ранних стадиях, но и
Почва является одним из компонен- возможность прогнозирования степени и
тов окружающеи среды, сильно подвер- направленности изменении, происходя-
женных в последнее время загрязнению щих в почве.
тяжелыми металлами. Отрицательные Почвы Акдалинского массива ороше-последствия загрязнения через пищевую ния, где на основнои части территории цепь очень быстро могут сказаться на рас- выращивается рис, а люцерна, пшеница тениях, животных, человеке. Однако при являются покровными культурами, в кор-изучении химических веществ нельзя не отличаются от периодически орошае-ограничиваться лишь чисто почвеннои мых почв, спецификои протекающих средои, необходимы сведения о взаимос- почвенных процессов в условиях постоян-вязях любого загрязнителя в окружаю- ного затопления. В связи с этим влияние щеи среде (почве, воде, воздухе) и различных уровнеи загрязнения почв на деиствие его на определение объекты состояние почвенных микроорганизмов (микроорганизмы, растения и т.д.). мы сочли целесообразным испытать в Загрязнение почвы тяжелыми метал- затопляемом и суходольном звене рисо-лами (ТМ), в частности - свинцом и кад- во-люцернового севооборота. мием, прежде всего отразится на состоя- ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ нии почвеннои микрофлоры. Влияние Исследования проводились на рисо-данных загрязнителеи на почвенные мик- во-болотных почвах Акдалинского масси-роорганизмы зависит от того, насколько ва орошения, характеризующихся низ-глубоко претерпевают изменения соеди- ким содержанием гумуса от 1,2 % с посте-нения ТМ благодаря буферным сво- пенным снижением вниз по профилю до иствам почвы. 0,4 %. Содержание СО карбонатов в Среди различных биологических кри- пахотном горизонте достигает 21,4 %, териев оценки загрязнения почвы ТМ наи- реакция почвенного раствора щелочная. более оперативными и перспективными Сумма поглощенных основании неболь-являются биохимические показатели шая и не превышает 13-15 мг-экв/100 г дающие сведения о динамике важнеиших почвы. По степени засоления относятся к микробиологических процессов в почве: слабо- и среднезасоленным [1]. интенсивность микробиологических про- С целью изучения влияния различ-цессов, дыхание и биомасса и другие. Пре- ных уровнеи загрязнения почв ТМ на биоимуществом использования этих показа- логическую активность почвенных мик-телеи является не только возможность роорганизмов был заложен вегетацион-быстрого определения изменении в эко- ныи опыт с рисом (затопляемое звено) и
яровой пшеницей (суходольное звено). В ходе исследования были получены данные о влиянии различных доз свинца и кадмия на интенсивность микробиологических процессов в пахотном слое (0-30 см) почвы. Изучались следующие варианты опыта:
1. контроль (без внесения загрязнителя); Pb -50, 100, 200, 400, 800 мг/кг;
2. контроль (без внесения загрязнителя); Cd-5, 25, 50, 75, 100 мг/кг.
Влияние различных доз Pb и Cd на микроорганизмы определяли в фазу появления массовых всходов (где отмечается высокая степень поглощения питательных веществ). На начальном этапе наблюдения вели непосредственно в почве по степени разложения целлюлозы полотна.
Для определения биологическои активности почвы был использован аппликационныи метод, предложенныи Мишустиным Е.Н., Востровым И.С. и Пет-ровои А.Н. [2].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Полотна в почве экспонировались в течение одного месяца под рисом (затопляемое звено) и пшеницей (суходольное звено). По интенсивности окраски отдельных частеи (интенсивности разложения) ткани судили об интенсивности микробиологических процессов в верхних слоях почвы.
На контрольном варианте (рисунок 1) затопляемого звена, судя по интенсивности окраски полотна, можно предположить об активности микробиологических процессов, сопровождаемых накоплением метаболитов (белки, аминокислоты и т.д.) и разложением целлюлозы. На контрольном варианте происходит более интенсивное разрушение клетчатки, указывающее на активность микробиологических процессов и увеличение образования аминокислот белков.
Контроль 50 мг/кг 100 мг/кг 200 мг/кг 400 мг/кг 800 мг/кг
Рисунок 1 - Влияние различных доз РЬ на активность микрофлоры почв в затопляемом звене рисово-люцернового севооборота
На рисунке отчетливо видно, что кои дозои (800 мг/кг) активность микро-
ингибирующее деиствие загрязнителя биологических процессов вновь несколь-
на микробиологические процессы в ко увеличивается. До дозы 100 мг/кг (кон-
почве начинается только с дозы 200 троль и 50 мг/кг) процессы разложения
мг/кг. В полотнах, извлеченных из почвы были более интенсивные, в последующих
и в последующих вариантах зона интен- дозах (200, 400 мг/кг) наблюдается сни-
сивнои деятельности микробов значи- жение, что доказывает токсичность дан-
тельно уменьшается. А в варианте с высо- ных доз для почвеннои биоты.
Внесение РЬ отрицательно влияет на микробиологическую активность исследуемых почв, что видно по степени разложения полотна (рисунок 2), появляются более светлые неразложившиеся зоны. Увеличение дозы загрязнителя в 2 и 4
раза (100 и 200 мг/кг приводит, как видно из фотографии, к дальнеишему ингиби-рованию микробиологических процессов в почве, т.е. к снижению интенсивности разложения полотна.
Контроль 50 мг/кг 100 мг/кг
200 мг/кг 400 мг/кг
800 мг/кг
Рисунок 2 - Влияние различных доз РЬ на активность микрофлоры почв в суходольном звене рисово-люцернового севооборота
Повышение доз РЬ до 400 и 800 мг/кг, менении высоких доз металлов вынос их наоборот, увеличило интенсивность раз- органами растении был наименьший ложения полотна. Повышение микробио- На вариантах опыта в затопляемом логическои активности можно предполо- звене рисово-люцернового севооборота жить проявлением защитных своиств (рисунок 3) в связи с изменением гидро-самои почвеннои биоты. Эти данные кор- термического режима интенсивность дея-релируют с данными полученными нами тельности микробов ниже, чем на сухов полевом опыте, где изучалось влияние дольном звене. В связи с этим в затоплен-ТМ на их вынос яровои пшеницеи и рисом. нои почве меньше накапливаются метаВ данном случае защитные своиства болиты (белки, аминокислоты и т.д.) и растении проявлялись в том, что при при- интенсивность окраски полотен слабая.
Контроль 5 мг/кг 25 мг/кг 50 мг/кг 75 мг/кг 100 мг/кг
Рисунок 3 - Влияние различных доз Cd на интенсивность микрофлоры почв в затопляемом звене рисово-люцернового севооборота
На контрольном варианте интенсивно окрашенные зоны деятельности микроорганизмов, указывающие на процессы разложения целлюлозы, больше всего мобилизовались на нижнеи части полотна.
На варианте с внесением 5 мг/кг Cd, как видно по темным зонам на полотне, процесс разложения интенсивнее протекает в верхнеи части почвенного слоя. Увеличение дозы металла от 25 до 100 мг/кг особого влияния на изучаемые процессы не оказало. Как видно из рисунка 4, судя по интенсивности окраски полотна во всех вариантах с Cd наблюдается незначи-
тельное снижение микробиологическои активности по сравнению с контролем.
На контрольном варианте в суходольном звене рисово - люцернового севооборота (рисунок 4) интенсивность окраски зон деятельности микробов не так высока, как на вариантах с металлом. При внесении Cd в почву в дозе 5 мг/кг процесс разложения целлюлозы происходит более активно на нижнеи части полотна. Увеличение дозы Cd, как видно по интенсивно окрашенным зонам разложения полотна, заметно стимулирует активность микробов и разложение целлюлозы.
Контроль 5 мг/кг
25 мг/кг 50 мг/кг
75 мг/кг
100 мг/кг
Рисунок 4 - Влияние различных доз Cd на интенсивность микрофлоры почв в суходольном звене рисово-люцернового севооборота
На вариантах с внесением 25, 50 и 75 мг/кг Cd активность разложения целлюлозы почти на уровне контроля (при 25 мг/кг даже выше). То есть внесение Cd не повлияло на микробиологическую активность почвы. На последнем варианте (100 мг/кг) выявлена значительная стимуляция деятельности целлюлозоразрушаю-щих микроорганизмов.
Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что на высоких дозах РЬ и Cd в затопляемом и суходольном звеньях рисо-во-люцернового севооборота не было заметного угнетения деятельности почвенных микроорганизмов, как на пше-
нице, так и на рисе. Возможно, токсическое деиствие высоких концентрации РЬ и Cd в данном случае было снижено присутствием в почвах небольшого количества азота, внесенного в почву вместе с загрязнителями, т.е. благодаря положительному эффекту солеи РЬ^03)2 и Cd(NO3)2. Положительньш анионньш эффект N03 проявился на микробиологических процессах, т.е. на группе аэробных целлюло-зоразрушающих микроорганизмов, развитие которых в почве также в значитель-нои мере указывает на наличие доступного нитратного азота. Отчетливое ингиби-рующее деиствие ТМ на процесс разложе-
ния целлюлозы сохранился на больших дозах, особенно на вариантах под рисом. Подавление интенсивности процесса разложения в почве под влиянием увеличения содержания ТМ отмечали и другие авторы [3,4].
Н а ш и д а н н ы е п о к а з ы в а ю т, ч т о деиствие ТМ на биологическую активность почв следует рассматривать дифференцировано. Оно зависит от типа почвы, состава микробных ассоциации и их обеспеченности доступными формами азота. Однако зависимость состояния этих процессов от доз внесенных загряз-нителеи была нечеткои, что, возможно, объясняется и тем, что основные целлю-лозоразрушающие микроорганизмы прочно связаны с субстратом, т.е. клетчаткои, отчасти неитрализующеи деиствие ТМ путем адсорбции. Это неитрализующее деиствие может быть обусловлено также образованием большого количества слизи полисахариднои природы при разложении клетчатки. Она, взаимодеиствуя с глинистыми минералами, отчасти участвует в стабилизации почвенных агрегатов и косвенно, таким образом, в детокси-кации металлов [5].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования показали, что незначительное загрязнение почв суходольного звена свинцом и кадмием способствует некоторому увеличению микробиологических процессов. На вариантах в затопляемом звене в связи с изменением гидротермического режима интенсивность деятельности микробов ниже, чем на суходольном.
На затопляемом звене под рисом на рисово-люцерновом севообороте отчетливо видно, что ингибирующее деиствие РЬ на микробиологические процессы в почве начинается только с дозы 200 мг/кг и выше. что доказывает о токсичности данных доз для почвеннои биоты.
На суходольном звене увеличение дозы РЬ в 2 и 4 раза (100 и 200 мг/кг) приводит к снижению интенсивности разложения полотна. Повышение доз РЬ от 400 до 800 мг/кг, дало обратную реакцию увеличив интенсивность микробиологических процессов. Повышение активности можно предположить проявлением защитных своиств самои почвеннои био-ты.
При сравнении вариантов на рисе и пшенице при внесении в почву Cd в дозе 5 мг/кг значительно отличались активностью почвенных микроорганизмов. Если на рисе процесс разложения интенсивнее протекал в верхнеи части почвенного слоя, то на пшенице в нижнеи. Увеличение дозы металла от 25 до 100 мг/кг на затопляемом звене особого влияния не оказало. А на суходольном звене под пше-ницеи эти же дозы проявили токсичность значительным повышением активности почвенных микроорганизмов.
Таким образом, можно заключить, что на высоких дозах РЬ и Cd в затопляемом и суходольном звеньях рисово-люцер -нового севооборота не было заметного угнетения деятельности почвенных микроорганизмов, как на пшенице, так и на рисе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Корниенко В.А., Воинова Т.Н., Мамутов Ж.У. и др. Почвы Акдалинского массива. Алма-Ата: Наука КазССР, 1977. 180 с.
2. Мишустин Е.Н., Востров И.С., Петрова А.Н. Определение биологическои активности почв разными методами. //Микробиология. 1961. Т. 30. Вып. 4. С. 665-672.
3. Петрунина Н.С. Микроэлементы и болезни сельскохозяйственных растении // Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяистве. М: Наука, 1974. С. 123-132.
4. Шиндерук Г.Н. Изменение природнои среды в ФРГ // Актуальные проблемы изменения природнои среды за рубежом. М., 1976. С. 162-179.
5. Хеппер К. М. Внеклеточные полисахариды почвенных бактерии // Почвенная микробиология. М: Колос, 1979.
TYMH
Ма;алада Акдала суару алк;абынын, KYpta еарыетш батпа;ты топырак;тарынын, биологиялы; белсендШгше к;оргасын мен кадмийдщ эр тYрлi мелшерiнiн эсерш зерттеудiн нэтижелерi келтiрiлген.
SUMMARY
In article the results of researches are driven on influence of different doses of lead and cadmium on biological activity of rice-marsh soils of Akdalinskiу region of the irrigation.
