Ферментативная активность почв ХМАО при длительной углеводородной провокации

Насыщение почвенной системы различными ферментами происходит из различных источников, а их физиологическая активность определяется рядом биотических и абиотических факторов. Во всем объеме поступающих ферментов основную роль играют микроорганизмы. Все многообразие биохимических процессов в почве осуществляются ферментативно, что позволяет оценить плодородие почв. Помимо этого пул ферментов формирует буферность при различных степенях загрязнения и определяет самоочищение почвы [1, 2]. Почвенно-климатические условия и поступление углеводородов предопределяют протекания ферментативных процессов в почвах округа, формируя разнообразные уровни функционирования экосистем во всех географических участках округа [3]. Исследования, начатые в 2009 г., продолжались на протяжении 2010-11 гг. на мониторинговых площадках, охватывающих всю территорию округа [4, 5]. Площадки представлены контрольными (незагрязненными) участками и участками с углеводородным загрязнением с уровнем загрязнения 0,5-6 г/кг почвы. В работе представлен материал по западной, северной, южной, восточной и центральной точкам.

Для выяснения уровня ферментативной активности в 2009 г. была проведена “провокация” углеводородной смесью (УВС): (4% крахмала + 4% глицерин + 36% этиловый спирт +60% воды). Внесение проведено в весенний период на контрольные и загрязненные участки полосой шириной 2 м и длиной до 10 м. Доза внесения 100 мл/м2. В работе исследовалась динамика активность опорных ферментов: каталазы, дегидрогеназы, инвертазы и уреазы общепринятыми методами [6].

Активность оксидоредуктаз находится в прямой зависимости с основными физикохимическими свойствами, микробиологическими процессами в почве, нитрификацией, сульфофикацией. В почвах центральной точки обращает на себя внимание выравнивание динамики активности каталазы вариантов нарушенных углеводородами загрязнения и внесением углеводородами “провокации” (рис. 1), что свидетельствует об активности сформировавшегося мик-робоценоза в целом. Почвы контрольных вариантов ясно отражают влияние погодных условий: лето 2011 г. по сравнению с 2010 г., было более теплым и дождливым, что вызвало превышение активности каталазы в вариантах с “провокациями” над чистым контрольным.

В представленных сезонах исследований максимальные значения определены в период июнь-август, и достигали 2 см³ О 2 на г почвы. В целом, на всех анализируемых участках округа стабильность показателей активности каталазы (рис. 2) находится в зависимости от географического расположения участка исследования: максимальные значения зафиксированы в южной точке (контроль), минимальные – в западной.

Гидролазы расщепляют высокомолекулярные органические соединения, и инвертазная активность, как показатель вовлечения в биохимические процессы полисахаридов, показала стабильность бактериальной части микробоце-ноза (рис. 3). Наблюдается взаимосвязь с погодными условиями: если максимальные значения инвертазы в 2010 г. определены в осенний период, то 2011 г. в начале лета, и достигали значений 7-8 мг глюкозы на г почвы в сутки. Сходные по динамике показатели инвертазной активности наблюдались по всему округу (рис. 4). Показатели инвертазы в вариантах применения “провокации” приближаются к контрольным вариантам. Выявлено увеличение количественных показателей по направлениям «запад – восток» и «север – юг».

Рис. 1. Изменение каталазной активности почв центральной точки (на всех рисунках легенда аналогична легенде на рис. 1)

Рис. 2. Изменение каталазной активности почв в различных участках округа

Рис. 3. Изменение инвертазной активности почв центральной точки

Дегидрогеназы участвуют в процессе дыхания, катализируют дегидрирование углеводов, органических кислот и выполняют роль промежуточных переносчиков водорода. Отщепляемый водород может передаваться кислороду воздуха (аэробные дегидрогеназы) или органическим веществам почвы (анаэробные дегидрогеназы). Исходя из этого активность дегидрогеназ можно рассматривать как показатель жизнедеятельности микроорганизмов и количества гумусовых веществ. Показатели дегидрогеназы в 2010 г., вне зависимости от вариантов опыта, изменялись практически параллельно (рис. 5). Рост активности дегидрогеназы в 2011 г. определен проникновением углеводородов “провокации” в толщу почвенного профиля благодаря выпадению осадков в первой половине лета.

Рис. 4. Изменение инвертазной активности почв в различных участках округа

Рис. 5. Изменение дегидрогеназной активности почв центральной точки

Показатели активности данного фермента по другим анализируемым участкам показывают стабильность сформировавшейся почвенной системы на участках с применением углеводородов “провокации” (рис. 6). Значения активности дегидрогеназы во всех вариантах опыта варьируются в небольшом диапазоне 2-4 мг ТТФ на 10 г. почвы. Протеолитические и дезаминирующие ферменты играют главную роль в круговороте азота в почве, превращая его в доступную для высших растений форму. Нестабильность и раз-нонаправленность динамики уреазы в централь- ной точке округа связана с накоплением в почве различных по составу и характеру активности соединений азота и уровня их вовлечение в биохимические процессы, что зависит от водного и воздушного режимов (рис. 7).

Динамика уреазы на остальных представленных участках также не имеет четких закономерностей, но наблюдается более высокие значения уреазы в 2011 г. на участках с “прокаци-ей”, чем в 2010 г. (рис. 8). В среднем, значения уреазы по развичным вариантам опыта составил 2-5 мг NH 3 на г. почвы в мин.

Рис. 6. Изменение дегидрогеназной активности почв в различных участках округа

Рис. 7. Изменение уреазной активности почв центральной точки

Рис. 8. Изменение уреазной активности почв в различных участках округа

Выводы: представленные результаты показывают продолжающееся прямое и косвенное влияние внесенных компонентов углеводородной смеси на ферментативную активность. Почвы контрольных вариантов без внесения “провокации” показали устойчивые показатели ферментативной активности, что позволяет говорить о сложившейся биохимической стабильности. Изменения в количественных показателях исследованных опорных ферментов сформированы изменением погодных условий в сезонах проведения опыта. Прослеживается направленность изменения показателей активности по направлениям «север-юг» и «запад-восток».