Автореферат (1151753), страница 3
Текст из файла (страница 3)
3–5). Показателем ферментативной активности почвы являлась активность почвенных ферментов: каталазы, инвертазы, уреазы. Через 10 дней после обработки почвыраствором фермента активность инвертазы по вариантам опыта возросла на12,83…61,50 %, каталазы на 3,26…14,28 % по отношению к контрольному варианту.9Рис. 3. Активность инвертазы в сосудах лабораторного опыта(мг глюкозы / г почвы за 24 часа)Рис. 4.
Активность каталазы в сосудах лабораторного опыта (О2 см3 / г почвы за 1 мин.)Рис. 5. Активность уреазы в сосудах лабораторного опыта (мг NH4 / г почвы за 4 часа)10После последующего внесения растворов фермента положительная тенденция сохранилась: наблюдалось усиление инвертазной, каталазной и уреазной активности почвы соответственно на 30,17…95,09 %, 10,13…14,86 % и276,20…420,63 %.
Зависимость увеличения активности почвенных ферментовпри внесении раствора ферментов наиболее точно описывается полиномом 3-йстепени с коэффициентами корреляции R = 0,83 для инвертазы, для каталазыR = 0,92 и уреазы R = 0,98. При этом, чем выше ферментативная активность после первой обработки раствором фермента, тем она выше при повторном применении.
Необходимо отметить, что значения ферментативной активности почвы после третьего полива по сравнению со вторым отличались незначительно,либо оставались на том же уровне. Для определения эффективности испытываемого фермента класса оксигеназ в концентрациях от 2,5 до 7,5 мг/л по уравнению регрессии рассчитывался показатель ферментативной активности почвы.В результате проведения лабораторных исследований установлены следующие закономерности изменений ферментативной активности почв:1. После внесения фермента в течение 30 дней отмечалось усиление ферментативной активности почвы по показателям активности каталазы, инвертазы, уреазы. Уровень активности удерживался выше контрольного варианта внезависимости от концентрации вносимого фермента.2.
Наиболее высокие значения ферментативной активности каталазы, уреазы, инвертазы по отношению к контролю отмечаются в варианте с концентрацией испытуемого фермента 7,5 мг/л.3. По истечении 27–32 дней ферментативная активность каталазы, уреазы,инвертазы снижается до уровня контрольного варианта (рис. 6–8).Рис. 6. Изменение ферментативной активности каталазы при обработке почвы ферментом11Рис. 7. Изменение ферментативной активности уреазы при обработке почвы ферментомв лабораторном опытеРис. 8. Изменение ферментативной активности инвертазы при обработке почвы ферментом влабораторном опытеПроцессы разложения отходов на полигоне захоронения характеризуютсяв общем виде двумя типами химических реакций: окислительновосстановительными и рН-зависимыми.
Изменение рН влияет на растворимостьметаллов и переход их из одной формы в другую. В связи с этим при исследовании растворов ферментативного комплекса в концентрациях 2,5 мг/л, 5 мг/л,7,5 мг/л был измерен рН этих растворов потенциометрическим методом. Отмечено, что рН в растворах фермента в вариантах 2,5 мг/л и 5 мг/л соответственносоставляет 6,21 и 5,15, среда слабокислая, а в варианте 7,5 мг/л и выше (25 мг/л)рН среды равен 4,8…4,9, среда кислая.
Водородный показатель среды рН в зависимости от концентрации изменяется по шкале в сторону от слабо кислойсреды в вариантах 2,5 и 5 мг/л и стабилизируется на концентрации 7,5 мг/л, гдесреда растворов фермента определена как кислая. Данная зависимость изменения рН среды растворов фермента от их концентрации описывается степеннойфункцией, где коэффициент корреляции равен 0,95 (рис. 9).12Рис. 9. Изменение рН среды растворов фермента в зависимости от их концентрацииПрименение в лабораторном опыте растворов ферментов с более высокойконцентрацией (10 мг/л) не привело к усилению ферментативной активности почвы, она сохранилась на том же уровне, что и с концентрациями в диапазоне2,5…7,5 мг/л. В связи с этим более высокие концентрации растворов фермента кисследованию их эффективности не применялись.Испытания исследуемого раствора фермента в трех различныхконцентрациях – 2,5 мг/л, 5 мг/л, 7,5 мг/л показывают, что искусственновнесенные ферменты не очень хорошо сохраняются в почве, их активностьснижается в течение месяца, они легко вымываются из почвы, так какхарактеризуются низкой степенью иммобилизации в почве.
Следовательно, дляферментативной биостимуляции почв с применением данного препаратанеобходимо учитывать его закрепление в почве химическим путем(применение с другими мелиорантами), либо механическим (внутрипочвенноевведение).Применение раствора фермента с концентрацией 7,5 мг/л являетсянаиболее целесообразным, так как применямый препарат не обладает высокойстепенью иммобилизации, что обусловливает необходимость его повторногоприменения через месяц (27–32 дней) независимо от введенной концентрациифермента, а увеличение концентрации фермента в растворе приведет к егоперерасходу, что является экономически не выгодно.Анализ ферментативной активности почвы в полевых опытах показал, чточерез 3 года после начала эксперимента возросла активность каталазы, и почваиз разряда «бедной» по обогащенности этим ферментом, согласно классификации Звягинцева Д.Г.
(1978), перешла в разряд «средней обогащенности». Содержание ферментов инвертазы и уреазы также увеличилось, хотя почва иосталась по шкале оценки в разряде «бедной обогащенности» (рис. 10–12).13Рис. 10. Динамика активности каталазы в почве полигона ТБО за период 2010–2013 гг.Рис. 11. Динамика активности уреазы в почве полигона ТБО за период 2010–2013 гг.Рис. 12. Динамика активности инвертазы в почве полигона ТБО за период 2010–2013 гг.В содержании водорастворимых солей в водной вытяжке почвы на опытных площадках после обработки раствором фермента отмечается снижениехлорид-ионов на 6,66…19,26 %, ионов кальция на 47,64…58,64 % и увеличение14общей щелочности на 15,90…33,87 %, ионов магния на 18,3…98,3 %, сульфатионов на 15,11…28,27 %, суммы ионов калия и натрия на 18,78…34,58 % поотношению к контролю (рис.
13.).Рис. 13. Катион-анионный состав водной вытяжки почвы в слое 0–20 см на площадкахполигона полевого опыта, мг на 100 г почвыИзменение содержания водорастворимых ионов солей и, в частности, ихснижение объясняется взаимосвязью между почвенной мицеллой и ферментативным комплексом. При обработке почвы раствором фермента с концентрацией 2,5 мг/л, фермент удерживается около почвенной мицеллы и поглощает избыток ионов солей из почвенной среды, переводя их в труднорастворимыекомплексные соединения.
В результате этого в водной вытяжке фиксируетсяснижение содержания ионов солей. При обработке почвы раствором фермента сконцентрацией 5 мг/л он разрывает почвенную мицеллу в результате разностипотенциалов между ними, связанной с увеличением концентрации фермента.Из диффузного слоя почвенной мицеллы освобождаются водорастворимые ионы солей, поступающие в почвенную среду. При обработке почвы раствором сконцентрацией 7,5 мг/л фермент полностью обволакивает почвенную мицеллу,происходит процесс ее коагуляции (слипание почвенных мицелл между собой иобразование комковатой структуры почвы).
Поглощается избыток ионов солейиз почвенной среды.При обработке почвы растворами фермента на полигоне захоронениятвердых бытовых отходов отмечается снижение содержания тяжелых металловв валовой форме: кадмия на 54,29…80 %, свинца на 39,22…43,14 %, цинка на62,16…71,28 %. При этом происходит увеличение содержания меди на24,24…50,0 % по отношению к контрольному варианту (рис. 14).15Происходит также снижение содержания тяжелых металлов в подвижнойформе: кадмия на 20,05…57,89 %, свинца в среднем на 26,87 %, цинка на37,5…54,68 %. Однако, содержание меди увеличивается на 30 % по отношениюк контрольному варианту (рис.
15).Рис. 14. Содержание тяжелых металлов в валовой форме в почвенном слое 0–20 смна площадках полигона полевого опыта, мг/кгРис. 15. Содержание тяжелых металлов в подвижной форме в почвенном слое 0–20 смна площадках полигона полевого опыта, мг/кгСнижение содержания ТМ в валовой форме (потери) обусловлены их вымыванием в нижележащие слои под действием вносимых растворов фермента,в подвижной форме это связано с адсорбирующими процессами почвенных мицелл, природой вносимого ферментативного комплекса как органического вещества, а также активацией метаболических процессов у почвенных микроор16ганизмов, о чем свидетельствует повышение ферментативной активности почвы.При возврате земель в сельскохозяйственный оборот требуется биологическая рекультивация. Для этой цели используют многолетние травы, способныеразвивать мощную корневую систему и накапливать в ризосфере микробнуюмассу – микоризу.
В лабораторных условиях были испытаны семена растениякостреца безостого Bromopsis inermis (Leyss) Holub на всхожесть и ростовыепроцессы при обработке ферментным препаратом. Первые всходы появилисьна третьи сутки в емкостях, обработанных растворами фермента. Массовыевсходы оформились на 4–5 сутки.
Всхожесть 100 %. В контролном опыте, безобработки растворами фермента, первые единичные всходы растений появились только на 5–6 сутки. Всхожесть составила 87 %. Интенсивность фотосинтеза определяется продуцированием органического вещества и идентифицируется по накоплению сухого вещества в зеленых частях растений. Растения в сосудах с почвой, обработанной растворами фермента, равномерно расположеныпо поверхности, одинакового роста, окраска листьев зеленая, поддерживалосьтургесцентное состояние, количество биомассы растений наблюдалось на 25 %больше, чем в контроле.Для проведения ферментативной биостимуляции почвы разработана конструктивно-технологическая схема комбинированной установки, предназначенная для внутрипочвенного внесения фермента (рис. 16).Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
