Детоксицирующая способность почв и выделенных из них гуминовых кислот по отношению к гербицидам (1098309), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Показатели химического состояния исследуемых почв.мг-экв/100 г почвыПочвырНводн рНсолСа2+СтепеньПодвижныйнасыщеналюминий,ГидролитиСумма ности основамг/100 гческаяобменныхниями, %почвыкислотность оснований9.93.1230.388Пд лес4.94.20.1Пдпах7.06.82.81.117.4940.002Пдог7.26.915.91.534.6960.007СЛлес5.85.43.14.412.7740.004СЛпах5.85.01.93.99.3700.005ТСлес5.75.23.34.813.9740.013Чтип7.67.230.20.856.798не обн.Чоб7.57.222.20.864.699не обн.Члуг6.25.515.610.836.677не обн.Таблица 2. Показатели гумусного состояния исследуемых почв.ПочвыCорг, %Сгк/Собщ , %Сгк/СфкПд лес2.1330.5Пдпах1.5390.6Пдог4.8240.3СЛлес2.8521.1СЛпах1.3541.2ТСлес2.7581.4Чтип4.0682.1Чоб5.0631.7Члуг6.4793.766насыщенности почв основаниями - до 99% - была зафиксирована вчерноземныхпочвах.Вдерново-подзолистойпочвеподлесомнаблюдалось высокое содержание подвижного алюминия: ~0.4 мг/100 гпочвы; тогда как в черноземах его обнаружено не было.Результаты исследования гумусного состояния почв приведены втаблице 2.
Как свидетельствуют полученные данные, при переходе отдерново-подзолистых почв к черноземам наблюдалось увеличениесодержания в почве органического вещества и гуминовых кислот в егосоставе. Так, содержание органического углерода в гумусовом горизонтедерново-подзолистой почвы под лесом составило 2.1%, серой леснойпод лесом - 2.8%, черноземно-луговой - 6.4%; при этом наблюдалосьувеличение доли гуминовых кислот в составе гумуса: 33, 52 и 79% длятех же почв, соответственно.
Гуматно-фульватный тип гумуса в дерновоподзолистых почвах сменился на гуматный в черноземах. Такимобразом, анализ свойств почв различной типовой принадлежностипоказал соответствие полученных величин характерным для этихпочвенных типов показателям.Существенное влияние на свойства почв оказало их вовлечение всельскохозяйственноеиспользованиеиспользование.дерново-подзолистыхТак,почв,сельскохозяйственноехарактеризующихсянеблагоприятной для выращивания многих культурных растений кислойреакцией среды и подверженных быстрой деградации в силу низкойобогащенностиорганическимвеществом,предусматриваетихокультуривание.
Как показало сопоставление свойств целинных иокультуренных вариантов исследуемых в настоящей работе дерновоподзолистых почв, их окультуривание (“Почвенно-агрономическаяхарактеристика АБС “Чашниково”, 1988) способствовало увеличениюсодержания в почвах обменных оснований, в особенности, кальция(табл.1); наблюдалось снижение величины гидролитической кислотности67и повышение рН. Как видно из данных по гумусному состояниюисследуемых почв (табл. 2), содержание органического углерода вокультуренном варианте дерново-подзолистой почвы (Пдпах) оказалосьниже, чем в целинном, но при этом в нем наблюдалась более высокаядоля гуминовых кислот. Содержание Сорг в дерново-подзолистойогородной почве оказалось на уровне черноземов (4.8%).
Однакоорганическому веществу данной почвы была присуща наименьшая средивсех исследованных почв степеньгумификации - содержание ГКсоставило 24%. Данный факт может быть следствием внесенияорганических удобрений, приводящего к возрастанию содержаниянеспецифических органических веществ в почве.Уменьшение содержания Сорг наблюдалось в пахотном варианте серойлесной почвы (1,3%) по сравнению с целинным (2,8%). О некоторомухудшении гумусного состояния черноземов при распашке можетсвидетельствовать относительно невысокий для этих почв показательСГК/СФК, составивший в черноземе обыкновенном 1,7 при общемсодержании Сорг 5% (табл.
2).Таким образом, в результате определения основных показателейхимического и гумусного состояния исследуемых почв были выявленыосновные тенденции изменения свойств почв в зависимости от их типа ивидахозяйственногоиспользования.Особоследуетотметитьзначительное изменение количественного и качественного составаорганического вещества почв.3.1.2. Свойства препаратов ГКПрепараты ГК были выделены из следующих почв: ПДлес , ПДпах , ПДог ,СЛлес , СЛпах , Чтип , Члуг. Все выделенные препараты былиохарактеризованы методами элементного и функционального анализа,68гель-хроматографии иС-ЯМР-спектроскопии.
Полученные результаты13приведены в табл. 3 и 4.Как видно из представленных данных, структурные параметры ГК всущественной степени зависят как от типовой принадлежности почв, вкоторых они были сформированы, так и от вида использования почв.Согласно результатам элементного анализа (табл. 3), в ГКчерноземов наблюдались более низкие отношения Н/С (0.6-0.7) и О/С(0.4) по сравнению с дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами(H/C—1.0-1.04; О/С—0.55-0.59).
Уменьшение отношения Н/С являетсяиндикатором возрастания содержания ароматических фрагментов вструктуре ГК, тогда как снижение О/С свидетельствует о падениистепени их окисленности (Орлов, 1990).Исследование,предпринятоеметодомС-ЯМР-спектроскопии,13подтвердило указанные тенденции. Так, согласно табл. 4,в ГКчерноземов наблюдалось максимальное содержание ароматическогоуглерода (54-55%) по сравнению с ГК дерново-подзолистых и серыхлесных почв (45-47%) и минимальное - углерода карбогидратныхструктур (11%).
При этомзначимых различий по относительномувкладу ароматических фрагментов в структуру ГК дерново-подзолистыхи серых лесных почв обнаружено не было. Определение общейкислотности не выявило существенных различий между препаратамиГК, выделенных из почв различных типов (7.1 - 8.1 мэкв/г).Исследование молекулярно-массового состава показало (табл.
4),что самые низкие значения молекулярных масс - 15000 г/моль наблюдались для ГК черноземов, тогда как для ГК дерново-подзолистыхисерыхлесныхпочвонидостигали18000и24000 г/моль,соответственно. По-видимому, это является следствием того, чтомакромолекулы ГК серых лесных и дерново-подзолистых почв имеют всвоем составе менее трансформированные полисахаридные цепочки,69Таблица 3. Элементный состав гуминовых кислот (в пересчете наабсолютно сухое беззольное вещество).ГКCодержание, ат.%HN37.63.3O20.8Атомные отношенияO/CH/CC/N0.550.9911.48лесC38.2Пдпах36.938.93.121.00.571.0511.73Пдог36.339.92.621.10.581.1013.54СЛлес36.738.33.221.80.591.0411.45СЛпах37.237.03.122.60.611.0011.79Чтип48.728.53.119.60.400.5911.82Члуг45.933.83.416.80.370.7413.52дППримечание.
Зольность выделенных препаратов ГК составляла 6 - 13%,содержание гигроскопической влаги - 9 - 11%.Таблица 4. Распределение углерода (С) в молекулах ГК (по данным13С-ЯМР-спектроскопии), общая кислотность имолекулярные массы (MM) ГК.Доля С в составе фрагментов,%CArОбщаяMМ,ССOOHCArCAlk-OCAlkCAlk+CAlk-Oкислотность,мэкв/г ГКг/мольПдлес124616221.247.517900Пдпах154518171.286.925900Пдог144615181.385.924800СЛлес124619181.238.224300СЛпах144715191.366.323700Чтип155411142.138.514900Члуг145511152.127.115500ГК70тогда как в черноземных ГК, в результате высокой микробиологическойактивности среды их формирования, достигается самая высокая степеньдеградации углеводного комплекса.Полученная структурная информация хорошо согласуется сизвестным положением о том, что черноземные ГК представляют собойпродукт более глубокой гумификации, которому присуща меньшаяхимическая гетерогенность (Орлов, 1992). На молекулярном уровне этопроявляетсявобогащенностичерноземныхГКароматическимифрагментами и уменьшении вклада углеводной периферии в структурумолекулы.При рассмотрении структурных характеристик ГК, выделенных из почвразличной степени окультуренности, можно отметить следующиетенденции.
В ряду ПДлес - ПДпах - ПДог наблюдалось несущественноеувеличение атомных отношений Н/С (от 0,99 до 1,1) и О/С (от 0,55 до0,58) при довольно значительном возрастании С/N (от 11,5 до 13,5)(табл. 3), свидетельствующем об обедненности азотом ГК, выделенныхиз ПДог. Падение содержания азота по сравнению с нативным вариантомбыло зафиксировано также и для ГК из СЛпах. Согласно изменениюпоказателя СAr/СAl в исследуемом ряду дерново-подзолистых и серыхлесных почв (от 1,24 до 1,38 -- для ГК из дерново-подзолитсых и от 1,23до 1,36 -- для ГК из серых лесных почв, табл. 4), их вовлечение всельскохозяйственноеиспользованиесопровождалосьнекоторымувеличением доли ароматического углерода.Исследованиемолекулярно-массового составасущественноевозрастаниесредней(табл.молекулярной4) показаломассыГКвокультуренных вариантах дерново-подзолистых почв (от 18000 г/моль вПДлес до ~25000 в ПДпах и ПДог).
В то же время ГК целинного ираспаханноговариантовсерыхлесныхпочвхарактеризовалисьприблизительно одинаковыми значениями средней молекулярной массы.71Таким образом, изучение свойств выделенных препаратов ГК показаловозрастаниевкладаароматических фрагментов по сравнению салифатическими в структуру ГК при переходе от дерново-подзолистыхпочв к черноземам и от целинного варианта почвы к распаханному.3.2. Детоксицирующая способность почв и выделенных из нихпрепаратов ГК по отношению к различным гербицидамВ настоящее время в сельском хозяйстве для защиты растений отсорняков применяется большое количество гербицидов, относящихся кразличным химическим классам. При этом почвы характеризуютсянеодинаковымдетоксицирующимпотенциаломпоотношению кгербицидам различной химической природы, что связано со спецификойих трансформации в почвенной среде.
Принимая во внимание данноеобстоятельство, при постановке настоящей работы были выбраныгербициды,принадлежащиекдвумпринципиальноразличнымхимическим классам: трифлуралин - представитель динитроанилинов, иатразин - представитель сим-триазинов.Для проведения токсикологических экспериментов с применениемтрифлуралина и атразина были использованы тест-объекты и тестотклики, отвечающие специфике токсического действия выбранныхгербицидов.3.2.1.
Детоксицирующая способность почв и препаратов ГК поотношению к трифлуралинуДля изучения детоксицирующей способности исследуемых почв ивыделенных из них препаратов ГК по отношению к трифлуралину -ингибитору роста корней растений -- использовали экспресс-тест напроростках пшеницы, где тест-откликом служила длина корнейпроростков.Почвы.72В целях изучения детоксицирующей способности почв был проведентоксикологический эксперимент, предусматривающий внесение в почвупяти последовательно возрастающих доз гербицида (1, 2, 4, 8, 12 мг/кгпочвы). Способность почв детоксицировать гербицид оценивалась подлине корней проростков пшеницы. Как показали результаты (рис.
8),для почв черноземного ряда с увеличением дозы гербицида былоотмечено более равномерное (по сравнению с другими почвами)снижение величины тест-отклика, что свидетельствует о повышеннойустойчивости этих почв по отношению к данному гербициду, связанной,по-видимому, со значительно более высокой степенью гумификацииорганического вещества этих почв. В то же время наибольшаятоксичность трифлуралина (длина корней проростков составила 38% отконтроля) наблюдалась на дерново-подзолистой огородной почве, накоторой уже после внесения наименьшей дозы гербицида длина корнейрезко уменьшалась и с увеличением дозы трифлуралина практически неменялась.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
