Микробная и биохимическая устойчивости естественных и нарушенных почв ХМАО

Автор: Фахрутдинов А.И.

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 1-5 т.13, 2011 года.

Бесплатный доступ

Проведены исследования по оценке микробной и биохимической устойчивости естественных и нарушенных почв округа. Проведена оценка ответной реакции на биологическую провокацию и определены уровни пластичности почвенных систем. Выявлена зависимость изменения различных параметров жизнедеятельности почвенной экологической системы по отношению к снижению остаточной нефти в почве.

Почвенные микроорганизмы и ферменты, устойчивость почв, биологическая провокация

Короткий адрес: https://sciup.org/148199837

IDR: 148199837

Текст научной статьи Микробная и биохимическая устойчивости естественных и нарушенных почв ХМАО

Почвы постоянно подвергаются различным природным и антропогенным воздействиям, являясь буферными открытыми динамическими системами, связанные с окружающей средой потоками вещества и энергии. Поэтому устойчивость почв можно рассматривать, как ее способность возвращаться после возмущения в исходное состояние и сохранять производительную функцию в социально-экономической системе [8].

Цель работы: комплексное исследование способности почвы к самоочищению от нефтяных углеводородов и разработка микробиологической и биохимической оценки устойчивости почвы к антропогенным воздействиям.

Достижение данной цели осуществлялось методом «биологической» провокации, с применением травосмеси. Исследования проведены в различных экологических условиях ХМАО. На схеме (рис. 1) обозначены стационарные точки, характеризующие различные экологические зоны ХМАО, в которых отбирались образцы для микробиологических, биохимических и физикохимических исследований. Территория округа поделена на 3 зоны: северную (точки 2, 5, 8), центральную (точки 1, 3, 6, 9, 11, 12) и южную (точки 4, 7, 10).

Для выяснения устойчивости почвенных систем в 2009 г. был проведен высев травосмеси (ТС) состоящей из овса посевного (Avena savita)и козлятника восточного (Galega orientalis) в количестве около 100 семян каждой культуры на м2. Подсчет растений проводился ежемесячно с июня по ноябрь. В отобранных ежемесячно почвенных образцах исследовалась: содержание нефтяных углеводородов, динамика общей микробной активности (ОМЧ), динамика углеводо-родокисляющих микроорганизмов (УОМ), а также активность опорных ферментов: каталазы, дегидрогеназы, инвертазы и уреазы общепринятыми методами [9]. Полученные результаты обработаны методом корреляционного анализа по отношению к снижению содержания остаточных углеводородов в почве и прорастанию семян травосмеси. Из представленных данных в табл. 1 видно, что снижение содержания углеводородов в почвах северной зоны обеспечивается ростом активности жизнедеятельности всего микробного сообщества, активизированного корневыми системами растений травосмеси, что дополнительно подтверждается увеличением показателей каталазы.

Рис. 1. Расположение стационарных участков отбора образцов для микробиологических исследований почв ХМАО

Таблица 1. Результаты корреляционного анализа по зонам исследования по отношению к всходам травосмеси (корреляция Пирсона, r )

Наименование зоны	Вид загрязнения	Общее снижение НП за се-зон,%	Катал аза, мл О₂на 1 г почвы за 1 мин	Дегид роген аза, мг ТТФ на 1 г почвы за 1 мин	Инвер-таза, мг глюкозы за 24 часа	Уреаза, мг NH 3 на 1 г почвы за 24 часа	Овес посев ной, шт/м²	Козлят-ник вос-точный, шт/м²	ОМЧ, КОЕ х10⁶	УОМ, КОЕ х 10³
северная	загрязнение	1,4	-0,01	0,20	0,01	-0,08	0	0	0,11	0,07
северная	загрязнение + ТС	26,3	0,55	0,18	0,42	-0,82	0,89	0,57	0,31	-0,29
центральная	загрязнение	0,3	-0,46	-0,30	-0,12	-0,27	0	0	-0,04	-0,16
центральная	загрязнение + ТС	27,6	0,21	-0,44	-0,56	-0,93	0,45	0,02	0,15	-0,32
южная	загрязнение	2,1	0,59	0,29	-0,01	0,55	0	0	0,48	0,38
южная	загрязнение + ТС	62,5	0,19	0,37	0,80	-0,53	0,99	0,83	0,23	-0,27

Загрязненные почвы центральной зоны показали высокую устойчивость и не отреагировали на примененную биологическую провокацию, микробная и биохимическая активность практически не изменилась. Причиной этому является буферная способность почвенной биологической системы, которая позволяет обходить токсическое воздействие углеводородов или же включать их различные процессы на уровне инертных компонентов.

В нарушенных почвенных системах южной зоны выявлена высокая активность инвертазы и дегидрогеназы и, как следствие этого значительное снижение содержания остаточных углеводородов за сезон. При этом обращает на себя внимание, что увеличение ферментативной активности обеспечивается корневыми выделениями внесенных растений травосмеси совместно с ростом общей микробной активности.

Зональное распределение устойчивости, как к углеводородному загрязнению, так и к биологической провокации происходит в направлении с севера на юг, что определяется экологическими и почвенными разностями. Из табл. 2 видно, что снижение содержания остаточной нефти в загрязненных почвах различных зон происходит за счет активности различных групп ферментов. Во всех случаях применения травосмеси отмечается “антогонизм” по отношению к азотному балансу, что вполне характерно для загрязненных нефтепродуктами почв. Высокая активность УОМ выявлена только для северной зоны. Очевидно, что в центральной зоне в деструкции активно участвует весь пул микроорганизмов, а в южной активна ризосферная часть микробоценоза.

Таблица 2. Результаты корреляционного анализа по зонам исследования по отношению к изменению содержания остаточной нефти (корреляция Пирсона, r )

Зоны исследования	Варианты загрязнений	Общее снижение НП за сезон, %	Каталаза, мл О 2 на 1 г почвы за 1 мин	Дегидрогеназа, мг ТТФ на 1 г почвы за 1 мин	Инверт аза, мг глюкозы за 24 часа	Уреаза, мг NH 3 на 1 г почвы за 24 часа	ОМЧ КОЕ х10⁶	УОМ КОЕ х 10³
северная	загрязнение	0,18	0,6	0,93	0,8	0,96	0,93	0,73
северная	загрязнение + ТС	0,62	0,97	0,59	0,7	-0,61	0,88	0,68
центральная	загрязнение	0,79	0,49	0,55	0,7	0,65	0,8	0,58
центральная	загрязнение + ТС	0,99	0,81	0,66	0,49	-0,69	0,72	0,46
южная	загрязнение	0,89	0,87	0,89	0,73	0,97	0,95	0,91
южная	загрязнение + ТС	0,69	0,88	0,97	0,93	0,11	0,88	0,53

Выводы: использование биологической провокации с целью вскрытия совокупности микробиологических и биохимических процессов в нарушенных почвенных системах показали свою перспективность. Необходимо продолжить контроль на имеющихся участках и по возможности использовать иные методы биологической провокации, варьируя качественный состав и количественные показатели.

Список литературы Микробная и биохимическая устойчивости естественных и нарушенных почв ХМАО

Аристовская, Т.В. Микроорганизмы как трансформаторы и стабилизаторы биосферы//Почвоведение. 1988. № 7. С. 76-82.
Coleman, D.C. Soil biology, soil ecology, and global change/D.C. Coleman, E.P. Odum, D.A. Crossley//Biol. Fertil. Soils. 1992. Vol. 14, N 2. P. 104-111.
Плотников, В.В. Экология Ханты-Мансийского автономного округа/Под ред. В.В. Плотникова. -Тюмень: СофтДизайн, 1997. 228 с.
Глазовская, М.А. Проблемы и методы оценки эколого-геохимической устойчивости почв и почвенного покрова к техногенным воздействиям//Почвоведение. 1999. № 1. С. 114-124.
Добровольский, Г.В. Функции почвы в биосфере и экосистемах/Г.В. Добровольский, Е.Д. Никитин. -М.: Наука, 1990. 260 с.
Экология микроорганизмов. Учебник для студ. вузов/А.И. Нетрусов, Е.А. Бонч-Осмоловская, В.М. Горленко и др.-М.: Академия, 2004. 272 с.
Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв/Под ред. Д.С. Орлова, В.Д. Васильевской. -М.: Изд-во МГУ, 1994. 272 с.
Новоселова, Е.И. Использование ферментативной активности для мониторинга биоремедиации нефте-загрязненных почв//Вестник Оренбургского государственного университета. 2007. №75. С. 246-247.
Звягинцев, Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Учебное пособие. -М., 1991. 304 с.

Еще

Статья научная